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Dokumentenidentifikation DE69923613T2 07.07.2005
EP-Veröffentlichungsnummer 0000936668
Titel Dünnschichttransistor-Herstellungsverfahren
Anmelder Matsushita Electric Industrial Co., Ltd., Kadoma, Osaka, JP
Erfinder Ishihara, Tomoaki, Uozu-shi, Toyama 937-0066, JP;
Kobayashi, Kazunori, Uozu-shi, Toyama 937-0041, JP;
Nobusada, Toshihide, Ibaraki-shi, Osaka 567-0034, JP
Vertreter Grünecker, Kinkeldey, Stockmair & Schwanhäusser, 80538 München
DE-Aktenzeichen 69923613
Vertragsstaaten DE, FR, GB
Sprache des Dokument EN
EP-Anmeldetag 16.02.1999
EP-Aktenzeichen 993011261
EP-Offenlegungsdatum 18.08.1999
EP date of grant 09.02.2005
Veröffentlichungstag im Patentblatt 07.07.2005
IPC-Hauptklasse H01L 21/84
IPC-Nebenklasse H01L 21/336   H01L 21/60   H01L 21/768   

Beschreibung[de]
ERFINDUNGSFELD

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen eines Dünnfilmtransistors (TFT) für die Verwendung in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung oder einer anderen änlichen Vorrichtung.

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Es besteht eine Technologie zum Ausbilden eines Dünnfilmtransistors auf einer großen Fläche eines isolierenden Substrats, wobei ein amorpher Siliziumdünnfilm oder ein polykristalliner Siliziumdünnfilm verwendet wird. Der Dünnfilmtransistor wird in einer Flüssigkristallanzeigevorrichtung des Aktivmatrix-Typs als Schaltelement zum Auswählen einer Bildpunktelektrode verwendet. Weiterhin wird auf dem Markt eine Flüssigkristallanzeigevorrichtung eingeführt, die ein Transistor-Array umfasst, wobei von den peripheren Schaltungen, die Dünnfilmtransistoren aus polykristallinem Silizium sind, eine Ansteuerschaltung neben dem Dünnfilmtransistor-Schaltelement vorgesehen ist.

Ein herkömmliches Verfahren zum Herstellen eines Dünnfilmtransistors wird nachfolgend mit Bezug auf 2(a) bis 2(f) beschrieben, die den Herstellungsprozessfluss zeigen. Wie in 2(a) gezeigt, wird ein amorpher Siliziumdünnfilm, ein polykristalliner Siliziumdünnfilm oder ein Einkristallsiliziumdünnfilm (nachfolgend wird dieser Siliziumdünnfilm einfach als Siliziumdünnfilm bezeichnet) auf einem isolierenden Substrat 1 ausgebildet, wobei ein Inselbereich 2 für den Transistor unter Verwendung eines Resistmusters ausgebildet wird. Auf der Oberfläche des Inselbereichs 2 wird wie in 2(b) gezeigt ein Gate-Isolierfilm 3 ausgebildet, und eine Gate-Elektrode 4 wird selektiv auf demselben ausgebildet. Wie in 2(c) gezeigt, werden Fremdstoffionen 5 implantiert, wobei die Gate-Elektrode 4 als Maske verwendet wird, um einen Source-Bereich 6 und einen Drain-Bereich 7 selbstausrichtend in dem Inselbereich 2 auszubilden.

Wie in 2(d) gezeigt, wird ein erster Zwischenschicht-Isolierfilm 8 auf der gesamten Oberfläche ausgebildet, wobei dann erste Kontaktlöcher 9 durch den ersten Zwischenschicht-Isolierfilm 8 und den Gate-Isolierfilm 3 bis zu jeweils dem Source-Bereich 6 und dem Drain-Bereich 7 ausgebildet werden. Ein Metallfilm aus einem Silizium enthaltenden Aluminium oder einem anderen Material wird auf der gesamten Oberfläche des ersten Zwischenschicht-Isolierfilms 8 aufgetragen, wobei der Metallfilm dann gemustert wird, um eine Metallverbindungsschicht 10 unter Verwendung eines Foto-Ätzprozesses auszubilden.

Wie in 2(e) gezeigt, wird ein zweiter Zwischenschicht-Isolierfilm 11 auf der gesamten Oberfläche ausgebildet, wobei dann ein zweites Kontaktloch 12 durch den zweiten Zwischenschicht-Isolierfilm 11 bis zu der Metall-Zwischenverbindungsschicht 10 ausgebildet wird. Eine Sperrmetall 13 aus einem Wolframsilizid oder einem anderen ähnlichen Material wird selektiv auf dem zweiten Zwischenschicht-Isolierfilm 11 einschließlich des zweiten Kontaktlochs 12 ausgebildet. Um ein Bondpad auszubilden, wird ein erstes Loch 14 für das Bondpad durch den zweiten Zwischenschicht-Isolierfilm 11 bis zu der Metall-Zwischenverbindungsschicht 10 ausgebildet.

Wie in 2(f) gezeigt, ist ein dritter Zwischenschicht-Isolierfilm 15 auf der gesamten Oberfläche ausgebildet, wobei dann ein drittes Kontaktloch 16 durch den dritten Zwischenschicht-Isolierfilm 15 bis zu dem Sperrmetall 13 ausgebildet wird und wobei ein zweites Loch 17 für das Bondpad in Verbindung mit dem ersten Loch 14 für das Bondpad ausgebildet wird. Ein transparenter elektrisch leitender Film aus ITO (Indiumzinnoxid) oder ähnlichem wird durch eine Beschichtung auf der gesamten Oberfläche ausgebildet. Ein Fotoresistfilm wird aufgetragen, und es wird ein Ätzen unter Verwendung des Fotoresistfilms selektiv auf dem Bereich des ersten und des zweiten Lochs 14, 17 für das Bondpad und auf einem Bereich auf dem dritten Zwischenschicht-Isolierfilm 15 einschließlich des dritten Kontaktlochs 16 durchgeführt. Das Ätzmittel für das Ätzen des transparenten elektrisch leitenden Films wird aus einem starksauren Halogenid der Chlorwasserstoffsäurengruppe oder der Jodsäurengruppe hergestellt. Eine transparente Bildpunkt-Elektrode 18 und ein Bondpad 19 werden mithilfe der oben beschriebenen Prozedur ausgebildet.

Bei dem oben beschriebenen herkömmlichen Herstellungsverfahren wird das Bondpad 19 mit einem transparenten elektrisch leitenden Film ausgebildet. Das Bonding eines dünnen Golddrahtes oder von anderen Drähten an dem Bondpad 19 ist komplizierter als wenn das Bondpad 19 aus einem Aluminiumpad oder einem Film aus einem anderen Material ausgebildet ist.

Wenn weiterhin die Eigenschaften eines Transistors gemessen werden, indem ein Fühler mit dem Bondpad in Kontakt gebracht wird, sorgt das herkömmliche Bondpad aus einem transparenten elektrisch leitenden Film für Messergebnisse mit einer schlechteren Genauigkeit, weil der Kontaktwiderstand zwischen einem Fühler und dem transparenten elektrisch leitenden Film höher ist als in dem Fall, wo der letztere aus Aluminium ausgebildet ist.

Ein weiteres Verfahren zum Herstellen eines Dünnfilmtransistors ist in JP-A-9232582 angegeben.

ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung bezweckt ein Verfahren zum Herstellen eines Dünnfilmtransistors anzugeben, wobei ein Bonddraht sicher mit einem Bondpad verbunden werden kann und die Messung der Transistoreigenschaften einfach ist.

Das Verfahren der Erfindung umfasst die folgenden Schritte: Ausbilden eines Transistors auf einem isolierenden Substrat; Ausbilden eines ersten Zwischenschicht-Isolierfilm auf dem Transistor; Ausbilden eines ersten Kontaktlochs durch den ersten Zwischenschicht-Isoliertilm; Ausbilden eines Metallfilms für eine Metallverbindung selektiv in einem Bereich des ersten Zwischenschicht-Isolierfilms, der das erste Kontaktloch enthält; Ausbilden eines zweiten Zwischenschicht-Isolierfilms auf dem ersten Zwischenschicht-Isolierfilm; Ausbilden eines zweiten Kontaktlochs in dem zweiten Zwischenschicht-Isolierfilm in einem Bereich über dem Metallfilm; Ausbilden eines Sperrmetalls selektiv auf dem zweiten Zwischenschicht-Isolierfilm; Ausbilden eines ersten Lochs für das Bondpad, nachdem das Sperrmetall ausgebildet wurde, in dem zweiten Zwischenschicht-Isolierfilm in einem Bereich über dem Metallfilm; Ausbilden eines dritten Zwischenschicht-Isolierfilm auf dem zweiten Zwischenschicht-Isolierfilm; Ausbilden eines dritten Kontaktlochs in dem dritten Zwischenschicht-Isolierfilm in einem Bereich über dem Sperrmetall; Ausbilden eines zweiten Lochs für das Bondpad in dem dritten Zwischenschicht-Isolierfilm, wobei das Loch mit dem ersten Loch für das Bondpad verbunden ist; Ausbilden eines transparenten elektrisch leitenden Films durch Beschichten auf dem dritten Zwischenschicht-Isolierfilm, der das zweite Loch für das Bondpad enthält; Auftragen eines Fotoresistfilms auf dem transparenten elektrisch leitenden Film; Entfernen des Fotoresistfilms auf dem ersten und dem zweiten Loch für das Bondigpad und Behalten eines Resistmusters selektiv auf dem dritten Zwischenschicht-Isolierfilm einschließlich des dritten Kontaktlochs; und Ätzen des transparenten elektrisch leitenden Films, nachdem das Resistmuster ausgebildet wurde, um eine transparente Bildpunkt-Elektrode auszubilden. In Übereinstimmung mit dem oben beschriebenen Herstellungsprozess kann ein Bondpad durch einen Metallfilm ausgebildet werden. Deshalb können die Bonddrähte zuverlässig auf das Bondpad gebondet werden, wobei der Fühlertest derart durchgeführt werden kann, dass Testergebnisse mit einem hohen Genauigkeitsgrad erhalten werden können.

Bei dem erfinderischen Verfahren zum Herstellen eines Dünnfilmtransistors wird vorzugsweise ein organisches Reduktionsmittel als Ätzmittel zum Ätzen des transparenten elektrisch leitenden Films verwendet. Dadurch wird verhindert, dass der Metallfilm, der unter dem transparenten elektrisch leitenden Film liegt, während des Ätzens des transparenten elektrisch leitenden Films über der Oberfläche des Lochs für das Bondpad geätzt wird.

Weiterhin wird der transparente elektrisch leitende Film vorzugsweise in einem amorphen Zustand ausgebildet, wobei Wasserstoff während des Beschichtens des transparenten elektrisch leitenden Films zugesetzt wird. Dadurch bleibt kein Restindium nach dem Ätzen des ITO oder eines anderen transparenten elektrisch leitenden Films mit einem organischen Reduktionsmittel übrig.

KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

1(a) bis 1(f) sind Querschnittansichten, die den Prozess zum Herstellen eines Dünnfilmtransistors gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.

2(a) bis 2(f) sind Querschnittansichten, die einen herkömmlichen Prozess zum Herstellen eines Dünnfilmtransistors zeigen.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Im Folgenden wird eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung mit Bezug auf 1(a) bis 1(f) beschrieben.

Wie in 1(a) gezeigt, wird ein Siliziumdünnfilm (ein amorpher Siliziumdünnfilm, ein polykristalliner Siliziumdünnfilm oder ein Einkristall-Siliziumdünnfilm) auf einem isolierenden Substrat 1 aus Quarzglas oder einem ähnlichen Material ausgebildet, wobei ein Inselbereich 2 aus Siliziumdünnfilm in einem Bereich für einen Transistor mittels eines Fotoätzverfahrens unter Verwendung eines Resistmusters ausgebildet wird. Auf der Oberfläche des Inselbereichs 2 wird wie in 1(b) gezeigt ein Gate-Isolierfilm 3 ausgebildet, und eine Gate-Elektrode 4 wird selektiv darüber ausgebildet. Wie in 1(c) gezeigt, werden Fremdstoffionen 5 unter Verwendung der Gate-Elektrode 4 als Maske implantiert, um einen Source-Bereich 6 und einen Drain-Bereich 7 selbstausrichtend in dem Inselbereich 2 auszubilden.

Wie in 1(d) gezeigt, wird ein erster Zwischenschicht-Isolierfilm 8 aus Siliziumoxid auf der gesamten Oberfläche ausgebildet, wobei dann erste Kontaktlöcher 9 durch den ersten Zwischenschicht-Isolierfilm 8 und den Gate-Isolierfilm 3 bis zu dem Source-Bereich 6 und dem Drain-Bereich 7 ausgebildet werden. Ein Metallfilm aus siliziumhaltigem Aluminium oder einem anderen Material wird auf der gesamten Oberfläche vorgesehen, wobei der Metallfilm gemustert wird, um eine Metallverbindungsschicht 10 mittels eines Photoätzprozesses zu bilden.

Wie in 1(e) gezeigt, wird ein zweiter Zwischenschicht-Isolierfilm 11 aus Siliziumoxid auf der gesamten Oberfläche ausgebildet, wobei dann ein zweites Kontaktloch 12 durch den zweiten Zwischenschicht-Isolierfilm 11 bis zu der Metallverbindungsschicht 10 ausgebildet wird. Ein Sperrmetall 13 aus Wolframsilizid oder einem anderen ähnlichen Material wird selektiv auf der zweiten Zwischenschicht-Isolierfilm 11 einschließlich des zweiten Kontaktlochs 12 aufgetragen. Um ein Bondpad zu bilden, wird ein erstes Loch 14 für das Bondpad durch den zweiten Zwischenschicht-Isolierfilm 11 bis zu der Metallzwischenschicht 10 ausgebildet.

Wie in 1(f) gezeigt, wird dritter Zwischenschicht-Isolierfilm 15 aus Siliziumoxid auf der gesamten Oberfläche ausgebildet, wobei dann ein drittes Kontaktloch 16 durch den dritten Zwischenschicht-Isolierfilm 15 bis zu dem Sperrmetall 13 ausgebildet wird. Außerdem wird ein zweites Loch 17 für das Bondpad ausgebildet, das mit dem ersten Loch 14 für das Bondpad verbunden ist. Jetzt liegt die Metallverbindungsschicht 10 am Boden des Lochs frei, das durch das erste und das zweite Loch 14, 17 für das Bondpad gebildet wird.

Ein transparenter elektrisch leitender Film aus ITO oder ähnlichem wird durch eine Beschichtung über der gesamten Oberfläche vorgesehen, und darüber wird ein Fotoresist aufgetragen. Das Fotoresist in dem Bereich der Löcher 14, 17 für das Bondpad wird entfernt, und ein Resistmuster wird selektiv in einem Bereich des dritten Zwischenschicht-Isolierfilms 15 einschließlich des dritten Kontaktlochs 16 ausgebildet. Das Ätzen wird unter Verwendung eines Ätzmittels für den transparenten elektrisch leitenden Film durchgeführt. Auf diese Weise wird eine transparente Bildpunkt-Elektrode 18 aus einem transparenten elektrisch leitenden Film gebildet. Währenddessen wird ein Bondpad 20, mit dem der transparente elektrisch leitende Film weggeätzt wird und die Metallverbindungsschicht 10 freigelegt wird, am Boden der Löcher 14, 17 vorgesehen.

Wenn das herkömmliche stark saure Halogenid aus der Chlorwasserstoffsäurengruppe oder der Jodsäurengruppe als Ätzmittel zum Ätzen des transparenten elektrisch leitenden Films verwendet wird, wird unter Umständen auch der Metallfilm 10 aus einem siliziumhaltigen Aluminium oder ähnlichem unter dem transparenten elektrisch leitenden Film am Boden der Löcher 14, 17 geätzt. Deshalb wird vorzugsweise Oxalsäure (COOH)2 oder ein ähnliches organisches Reduktionsmittel verwendet, das den transparenten elektrisch leitenden Film, aber nicht den Metallfilm aus Aluminium ätzt. Das oben genannte Ätzmittel entfernt den transparenten elektrisch leitenden Film in dem Bondpadbereich 14, 17, greift aber den darunter liegenden Metallfilm 10 nicht an. Das bedeutet, dass die Dicke des als Bondfilm 20 dienenden Metallfilms 10 nicht reduziert wird, sodass die Verbindung mit dem Bonddraht nicht geschwächt wird.

Wen Oxalsäure (COOH)2 oder ein anderes organisches Reduktionsmittel als Ätzmittel zum Entfernen des transparenten elektrisch leitenden Films verwendet wird, kann ein Indiumbestandteil des transparenten elektrisch leitenden Films aus ITO zurückbleiben. Um dies zu verhindern, kann der transparente elektrisch leitende Film in einem amorphen Zustand gebildet werden, indem Wasserstoff zugesetzt wird, wenn der transparente elektrisch leitende Film aufgetragen wird. Dadurch bleibt kein Indiumbestandteil zurück, auch wenn der transparente elektrisch leitende Film unter Verwendung eines organischen Reduktionsmittels wie etwa Oxalsäue (COOH)2 weggeätzt wird.


Anspruch[de]
  1. Verfahren zum Herstellen eines Dünnfilmtransistors, das die folgenden Schritte umfasst:

    Ausbilden eines Transistors auf einem isolierenden Substrat (1) durch selektives Ausbilden eines Silizium-Dünnfilms (2), einer Gate-Isolierschicht (3) und einer Gate-Elektrode (4) nacheinander, wobei ein Source-Bereich (6) und ein Drain-Bereich (7) jeweils in dem Silizium-Dünnfilm ausgebildet sind;

    Ausbilden eines ersten Zwischenschicht-Isolierfilms (8), der die Oberfläche des isolierenden Substrats einschließlich des Transistors abdeckt;

    Herstellen eines ersten Kontaktlochs (9) in dem ersten Zwischenschicht-Isolierfilm;

    Ausbilden einer Metallverbindung (10) durch selektives Ausbilden eines Metallfilms auf einem Flächenbereich des ersten Zwischenschicht-Isolierfilms einschließlich des ersten Kontaktlochs;

    Ausbilden eines zweiten Zwischenschicht-Isolierfilms (11) auf der Oberfläche des ersten Zwischenschicht-Isolierfilms;

    Herstellen eines zweiten Kontaktlochs (12) in dem zweiten Zwischenschicht-Isolierfilm in einem Bereich über dem Metallfilm;

    selektives Ausbilden eines Sperrmetalls (13) auf der Oberfläche des zweiten Zwischenschicht-Isolierfilms einschließlich des zweiten Kontaktlochs;

    Herstellen eines ersten Lochs für eine Bondinsel (14), nachdem das Sperrmetall ausgebildet worden ist, in dem zweiten Zwischenschicht-Isoliertilm in einem Bereich über dem Metallfilm;

    Ausbilden eines dritten Zwischenschicht-Isolierfilms (15) auf der Oberfläche des zweiten Zwischenschicht-Isolierfilms;

    Herstellen eines dritten Kontaktlochs (16) in dem dritten Zwischenschicht-Isolierfilm in einem Bereich über dem Sperrmetall;

    Herstellen eines zweiten Lochs für die Bondinsel (17) in dem dritten Zwischenschicht-Isolierfilm, wobei das Loch mit dem ersten Loch für die Bondinsel verbunden ist;

    Ausbilden eines transparenten elektrisch leitenden Films durch Abschneiden auf der Oberfläche des dritten Zwischenschicht-Isolierfilms einschließlich des zweiten Lochs für die Bondinsel;

    Aufbringen eines Fotoresistfilms auf die Oberfläche des transparenten elektrisch leitenden Films;

    Entfernen des Fotoresistfilms, der sich an dem ersten und dem zweiten Loch für die Bondinsel befindet, und selektives Beibehalten einer Resist-Struktur auf der Oberfläche des dritten Zwischenschicht-Isolierfilms einschließlich des dritten Kontaktlochs; und

    Ätzen des transparenten elektrisch leitenden Films, nachdem die Resist-Struktur ausgebildet worden ist, um eine transparente Pixel-Elektrode auszubilden.
  2. Verfahren zum Herstellen eines Dünnfilmtransistors nach Anspruch 1, wobei das Ätzmittel, das bei dem Ätzvorgang verwendet wird, eine Ätzflüssigkeit ist, die aus einem organischen Reduktionsmittel besteht.
  3. Verfahren zum Herstellen eines Dünnfilmtransistors nach Anspruch 1, wobei während der Ausbildung des transparenten elektrisch leitenden Films Wasserstoff bereitgestellt wird, um den transparenten elektrisch leitenden Film in amorphem Zustand auszubilden.
  4. Verfahren zum Herstellen eines Dünnfilmtransistors nach Anspruch 2, wobei während der Ausbildung des transparenten elektrisch leitenden Films Wasserstoff bereitgestellt wird, um den transparenten elektrisch leitenden Film in amorphem Zustand auszubilden.
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