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Dokumentenidentifikation DE19724245A1 18.12.1997
Titel Flüssigkristallanzeige und Herstellungsverfahren dafür
Anmelder LG Electronics Inc., Seoul/Soul, KR
Erfinder Park, Yong-Seok, Kyungsanbuk, KR;
Son, Jong-Woo, Kyungsangbuk, KR
Vertreter Viering, Jentschura & Partner, 80538 München
DE-Anmeldedatum 09.06.1997
DE-Aktenzeichen 19724245
Offenlegungstag 18.12.1997
Veröffentlichungstag im Patentblatt 18.12.1997
IPC-Hauptklasse H01L 21/31
IPC-Nebenklasse G09F 9/35   H01L 21/321   
Zusammenfassung Herstellungsverfahren für eine Flüssigkristallanzeige mit folgenden Schritten: Ausbilden einer ersten Metallschicht auf einem transparenten Substrat; Ausbilden einer ersten Fotolackstruktur auf der ersten Metallschicht unter Verwendung einer ersten Maske mit einer vorbestimmten Struktur; Ausbilden einer Gate-Elektrode durch selektives Abätzen der ersten Metallschicht unter Verwendung der ersten Fotolackstruktur; Ausbilden einer zweiten Metallschicht über der Gate-Elektrode; Ausbilden einer zweiten Fotolackstruktur auf der zweiten Metallschicht unter Verwendung einer zweiten Maske mit einer Gitterstruktur, deren Spaltbreite kleiner ist als das Auflösungsvermögen der verwendeten Belichtungsvorrichtung; Ausbilden einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode durch selektives Abätzen der zweiten Metallschicht unter Verwendung der zweiten Fotolackstruktur; und Ausbilden einer Schicht aus einem transparenten, leitfähigen Material zum elektrischen Verbinden der Drain-Elektrode mit einer Pixel-Elektrode.

Beschreibung[de]

Die Erfindung betrifft ein Herstellungsverfahren für eine Flüssigkristallanzeige mit aktiver Matrix (AMLCD: Active Matrix Liquid Crystal Display) und insbesondere ein Herstellungsverfahren für eine AMLCD, bei der eine Unterbrechung der Signalleitungen sowie Kurzschlüsse durch eine Verbesserung der Stufenbedeckung der Flüssigkristallanzeige (LCD: liquid crystal display) mit einem geschichteten Aufbau verhindert werden können.

In herkömmlichen AMLCDs werden Schaltvorrichtungen mit integrierten aktiven Elementen, wie Dünnschichttransistoren (TFT: Thin Film Transistor), verwendet, um die Pixel (Bildpunkte) der LCD anzusteuern. Wie aus Fig. 1 ersichtlich, weist eine herkömmliche LCD mit einer TFT-Anordnung rechteckige Pixel-Elektroden 12 auf, die in Reihen und Spalten auf einem transparenten Substrat 11 angeordnet sind. Jede der Gate-Leitungen (Adressleitungen) 13 ist zwischen jeweils zwei Reihen der Pixel-Elektrode 12, und jede der Source-Leitungen (Daten-Leitungen) 14 ist zwischen jeweils zwei Spalten der Pixel-Elektroden 12 angeordnet. Die TFTs 15 sind mit den Gate-Leitungen 13 und den Source-Leitungen 40 im Bereich der Kreuzungen zwischen den Gate-Leitungen 13 und den Source-Leitungen 14 elektrisch leitend verbunden.

Aus Fig. 2A ist eine Draufsicht auf einen Teil eines Flüssigkristallanzeigeelementes einer herkömmlichen LCD ersichtlich, und aus Fig. 2B ist eine Schnittansicht entlang der Linie 2B-2B aus Fig. 2A ersichtlich.

Wie aus den Fig. 2A und 2B ersichtlich, weist die herkömmliche LCD eine TFT-Anordnung, eine Gate-Leitung 13 und eine Gate-Elektrode 13a auf einem transparenten Glassubstrat 11 auf. Eine Isolierschicht 21 ist auf der auf dem transparenten Substrat 11 ausgebildeten Gate-Elektrode 13a ausgebildet, die eine Anodisierungsschicht 13b trägt. Auf der Isolierschicht 21 ist eine Source-Leitung 14 quer zur Gate-Leitung 13ausgebildet. In der Nähe einer jeden Kreuzung der Gate-Leitungen 13 und der Source-Leitungen 14 ist eine intrinsische Halbleiterschicht 16 (i-Halbleiterschicht) auf der Isolierschicht 21 über der von der Gate-Leitung 13 abzweigenden Gate-Elektrode 13a ausgebildet. Eine von der Source-Busleitung 14 abzweigende Source-Elektrode 14a ist auf einem Bereich der intrinsischen Halbleiterschicht 16 über einer Seite der Gate-Elektrode 13a ausgebildet. Eine Drain-Elektrode 17 ist auf einem anderen Bereich der intrinsischen Halbleiterschicht 16 über der anderen Seite der Gate-Elektrode 13a gegenüber der Source-Elektrode 14a ausgebildet. Auf diese Weise werden TFTs mit nichtlinearen aktiven Elementen gebildet, wobei die Source-Elektrode und die Drain-Elektrode entsprechend der der jeweils zugehörigen Gate-Elektrode zugeführten Ladung angesprochen werden.

Eine n&spplus;-dotierte Halbleiterschicht 22 (n&spplus;-Halbleiterschicht) ist auf diesen Bereichen der intrinsischen Halbleiterschicht 16 ausgebildet, und die Source-Elektrode 14a und die Drain-Elektrode 17, die beide aus Metall sind, sind darauf ausgebildet. Die Source-Elektrode 14a und die Drain-Elektrode 17 weisen jeweils einen ohmschen Kontakt mit der Verunreinigungen aufweisenden Halbleiterschicht 22 auf.

Wie aus Fig. 2B ersichtlich, ist die in ohmschem Kontakt mit der n&spplus;-Halbleiterschicht 22 stehende Drain-Elektrode 17 mit einer Pixel-Elektrode 12 durch ein Verbindungsloch 19 in der die oben beschriebene TFT-Struktur bedeckenden, isolierenden Passivierungsschicht 25 elektrisch leitend verbunden. Grundsätzlich weist ein solcher TFT eine Gate-Elektrode 13a, eine Isolierschicht 21, eine intrinsische Halbleiterschicht 16, eine Verunreinigungen aufweisende Halbleiterschicht 22, eine Drain-Elektrode 17 und eine Source-Elektrode 14a auf. Diese werden alle durch wiederholtes Durchführen folgender Schritte ausgebildet: Aufbringen einer dünnen Schicht, Belichten und Entwickeln eines auf die dünne Schicht aufgebrachten Fotolacks unter Verwendung einer Maske und selektives Abätzen der dünnen Schicht.

Die oben beschriebene herkömmliche AMLCD weist einen Schichtaufbau auf, bei dem jedes Element der AMLCD aus einer dünnen Schicht gebildet ist. Beim Aufeinanderbringen der dünnen Schichten werden einander überlappende Schichtbereiche in den Bereichen, in denen die Gate-Leitungen die Source-Leitungen einander überkreuzen, und in den Bereichen der TFTs, in denen die Drain-Elektroden mit den in Reihen und Spalten auf dem Substrat angeordneten Pixel-Elektroden verbunden sind, ausgebildet.

Insgesamt beeinflußt die Form einer ersten Schicht die Form einer anderen, auf der ersten Schicht ausgebildeten Schicht. Falls z. B. die Form einer zuerst gebildeten Schicht eine unterschnittene Schrägschulter aufweist, wird eine zweite, auf der ersten Schicht ausgebildete Schicht die Form der ersten Schicht nachbilden. Das heißt, daß wenn eine erste Metallschicht eine unterschnittene Schrägschulter aufweist, eine auf der ersten Metallschicht beim Herstellen der LCD ausgebildete Isolierschicht die Form der ersten Metallschicht nachbildet. Daher kann jede auf einer solchen Isolierschicht gebildete Metallschicht unterbrochene Leitungen oder Kurzschlußprobleme aufweisen.

Diese Probleme treten häufig dann auf, wenn eine dünne Schicht aus einem Metall (z. B. Cr) gebildet wird, da sich Metalle nur schwer in eine vorbestimmte Form, wie z. B. eine sich trapezförmig verjüngende Form, ätzen lassen, oder wenn zum Strukturieren ein Trockenätzverfahren verwendet wird. Mit anderen Worten bestimmt der abfallende Verlauf der Metallschicht entlang deren Stirnseite, aus der eine Drain-Elektrode gebildet wird, die Form der isolierenden Passivierungsschicht, die auf der Drain-Elektrode gebildet wird, und ferner die Form der Pixel-Elektrode, die danach auf der isolierenden Passivierungsschicht gebildet wird. Die isolierende Passivierungsschicht kann nur dann die gewünschte Form aufweisen, wenn schon der abfallende Verlauf der Metallschicht der gewünschten Form entspricht. Ferner kann eine elektrische Unterbrechung der Pixel-Elektrode aufgrund eines Höhenunterschieds (Stufe) innerhalb der Drain-Elektrode dann verhindert werden, wenn die isolierende Passivierungsschicht schon die gewünschte Form aufweist.

Falls eine Metallschicht für die Drain-Elektrode 17 in eine sich erweiternden Form geätzt ist (d. h., daß sich die Stirnflächen der Drain-Elektrode in Richtung zum Substrat 11 hin voneinander entfernen) (Fig. 3B), wird die isolierende Passivierungsschicht 25 mit einer Schulter 27 oder möglicherweise mit einer Spalte ausgebildet. Dann wird die Pixel-Elektrode 12 entweder unterbrochen oder kann auf der Schulter 27 oder der Spalte nicht in der gewünschten Form ausgebildet werden. Ferner fließt, wenn die isolierende Passivierungsschicht 25 Spalten aufweist, Ätzmittel durch die Spalten hindurch in die Drain-Elektrode 17 hinein, und auf diese Weise wird die Verbindung zwischen der Drain-Elektrode 17 und der Pixel-Elektrode 12 während des Ätzschritts zum Ausbilden der Pixel-Elektrode auf leichte Weise unterbrochen.

Aus Fig. 3A ist ein Beispiel für eine aufgrund der oben beschriebenen Schultern oder Spalten unterbrochene Leitung ersichtlich, und aus Fig. 3 ist ein Schnitt entlang der Linie 3B-3B aus Fig. 3A ersichtlich.

Wie aus den Fig. 3A und 3B ersichtlich, weist die Drain-Elektrode 17 eine unterschnittene Schrägschulter auf. Die isolierende Passivierungsschicht 25 auf der Drain-Elektrode 17 weist eine Schulter 27 auf, und die Pixel-Elektrode 12 auf der Passivierungsschicht 25 ist dort unterbrochen, wo diese eine Stufe aufweist. Dies führt zu Funktionsstörungen und zu einer unzuverlässigen Signalverarbeitung.

Deshalb ist bei einem Schichtaufbau eine gute Stufenbedeckung für einen stabilen Betrieb und zum Erzielen einer guten Herstellungsausbeute erforderlich. Es ist jedoch sehr schwierig, ein Verfahren zum geeigneten Formen einer Metallschicht, nachdem diese schon geätzt worden ist, zu entwickeln und zu handhaben. Es ist ebenfalls schwierig, eine dünne Metallschicht, z. B. aus Cr derart zu Ätzen, daß sie leicht abfallend verläuft. Ähnlich führen mittels eines Trockenätzverfahrens hergestellte, dünne Schichten zu unterbrochenen Verbindungen oder zu Spalten in anderen auf diesen Schichten ausgebildeten dünnen Schichten. Diese und andere Probleme treten bei dem herkömmlichen Verfahren auf und verringern demgemäß die Ausbeute bei der Herstellung von Halbleiterbauteilen, wie TFTs.

Es ist eine Aufgabe der Erfindung, ein Herstellungsverfahren für eine Flüssigkristallanzeige bereit zustellen, bei dem die Stufenbedeckung bei einem Schichtaufbau aus dünnen Schichten derart verbessert ist, daß Unterbrechungen in den dünnen Schichten, wie z. B. in Signalleitungen, verhindert werden.

Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch ein Herstellungsverfahren gelöst, das folgende Schritte aufweist:

Ausbilden einer ersten Metallschicht auf einer ersten Schicht;

Beschichten der ersten Metallschicht mit Fotolack; Belichten und Entwickeln des Fotolacks mit Hilfe einer Maske, die eine Gitterstruktur mit einer Spaltbreite aufweist, die geringer ist als das Auflösungsvermögen der Belichtungsvorrichtung;

selektives Abätzen der ersten Metallschicht in eine gewünschte Form; Ausbilden einer Isolierschicht auf der strukturierten ersten Metallschicht und Ausbilden einer zweiten Metallschicht auf der Isolierschicht.

Wenn der Fotolack auf der ersten Metallschicht unter Verwendung einer Maske mit einer kammförmigen Gitterstruktur belichtet wird, wird ein erster Bereich (P1) des Fotolacks entsprechend der Spalte zwischen den Gitterbalken der Maske weniger stark belichtet als ein zweiter Bereich (P2) des Fotolacks, der überhaupt nicht von der Maske bedeckt ist. Ähnlich wird ein dritter Bereich (P3) des Fotolacks unter den Gitterbalken der Maske im Vergleich mit dem ersten Bereich des Fotolacks entsprechend der Spalte zwischen den Gitterbalken der Maske nur leicht belichtet. Somit folgt der Belichtungsgrad I des Fotolacks der Relation I(P2) > I(P1) > I(P3). Die Spaltbreite (d. h. der Abstand zwischen zwei Gitterbalken) ist geringer als 2 µm.

Die erste Metallschicht wird unter Verwendung des Fotolacks als Maske selektiv abgeätzt. Der Bereich der ersten Metallschicht, der ursprünglich nicht mit Fotolack bedeckt ist, wird schneller abgeätzt als die anderen Bereiche der ersten Metallschicht, auf denen sich ursprünglich Fotolack befindet, da das Ätzmittel mehr Zeit bedarf, zusätzlich durch den Fotolack hindurchzutreten. Der Bereich der ersten Metallschicht mit einer ursprünglich nur dünnen Fotolackschicht wird ebenfalls schneller abgeätzt als der Bereich der ersten Metallschicht mit einer ursprünglich dickeren Fotolackschicht.

Dementsprechend wird der mit einem Fotolack mit einer Gitterstruktur bedeckte Bereich der ersten Metallschicht derart abgeätzt, daß dieser Bereich einen Verlauf mit Tälern und Graten mit einer leichten Neigung und keine Stufenform mit einem steil abfallenden Endbereich aufweist.

Wenn die Isolierschicht auf der ersten Metallschicht ausgebildet ist, weist die Isolierschicht ebenfalls eine leichte Neigung gemäß der Neigung der ersten Metallschicht auf. Die auf der Isolierschicht aufgebrachte zweite Metallschicht folgt in ihrer Form dann der leichten Neigung der Isolierschicht.

Wenn das oben beschriebene Verfahren verwendet wird, um die Kreuzungen der Gate-Leitungen mit den Source-Leitungen zu bilden, entspricht die erste Schicht einem transparenten Glassubstrat, die erste Metallschicht entspricht einer Gate-Leitung, und die zweite Metallschicht entspricht einer Source-Leitung. Wenn das oben beschriebene Verfahren zur Herstellung eines TFT verwendet wird, entspricht die erste Metallschicht der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode, und die zweite Metallschicht entspricht einer Pixel-Elektrode oder einer leitfähige Schicht zum elektrischen Verbinden der Drain-Elektrode mit der Pixel-Elektrode. Das oben beschriebene Verfahren kann sowohl zum Ausbilden der Kreuzungen als auch zum Herstellen der TFTs verwendet werden.

Ein erfindungsgemäßes Herstellungsverfahren für eine LCD wird im Folgenden beschrieben. Eine erste Metallschicht wird auf einem transparenten Glassubstrat durch Aufbringen eines Metalls ausgebildet. Ein Fotolack wird auf die erste Metallschicht aufgebracht, und dann wird der Fotolack unter Verwendung einer das gewünschte Muster aufweisenden Maske belichtet und entwickelt. Gate-Leitungen und Gate-Elektroden werden durch selektives Abätzen der ersten Metallschicht entlang des strukturierten Fotolacks ausgebildet. Eine Isolierschicht wird auf dem Substrat mit den Gate-Elektroden und den Gate-Leitungen ausgebildet. Eine i-Halbleiterschicht wird auf der Isolierschicht in sich jeweils über den einzelnen Gate-Elektroden befindenden Bereichen gebildet. Eine n&spplus;-Halbleiterschicht wird auf der i-Halbleiterschicht ausgebildet, und eine zweite Metallschicht wird auf der n&spplus;-Halbleiterschicht und der Isolierschicht ausgebildet. Ein Fotolack wird auf die zweite Metallschicht aufgebracht, und dann wird der Fotolack unter Verwendung einer eine Gitterstruktur aufweisenden Maske belichtet und entwickelt. Die Spaltbreite des Gitters ist kleiner als das Auflösungsvermögen der Belichtungsvorrichtung, die für das Belichten des Fotolacks verwendet wird. Source-Elektroden und Drain-Elektroden werden durch selektives Abätzen der zweiten Metallschicht entlang des derart strukturierten Fotolacks gebildet, wobei der Bereich der n&spplus;-Halbleiterschicht zwischen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode ebenfalls abgeätzt wird. Eine isolierende Passivierungsschicht wird auf der Source-Elektrode, der Drain-Elektrode, der Isolierschicht und der i-Halbleiterschicht zwischen der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode ausgebildet. Ein Verbindungsloch wird in der isolierenden Passivierungsschicht über der Drain-Elektrode gebildet, und auf der isolierenden Passivierungsschicht wird eine leitfähige Schicht gebildet. Die leitfähige Schicht verbindet die Drain-Elektrode mit einer Pixel-Elektrode auf der Passivierungsschicht durch das Verbindungsloch hindurch elektrisch leitend.

Kurz gesagt betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für ein Halbleiterbauelement, wobei das Herstellungsverfahren folgende Schritte aufweist: Ausbilden einer ersten Metallschicht auf einer Schicht; Ausbilden eines Fotolackmusters auf der ersten Metallschicht unter Verwendung einer Maske, die in ihrem Randbereich eine Gitterstruktur aufweist, deren Spaltbreite kleiner ist als das Auflösungsvermögen der Belichtungsvorrichtung; und Strukturieren der ersten Metallschicht unter Verwendung des Fotolackmusters, so daß eine erste Metallstruktur gemäß des Fotolackmusters gebildet wird.

Ferner betrifft die Erfindung ein Herstellungsverfahren für eine Flüssigkristallanzeige mit folgenden Schritten: Ausbilden einer ersten Metallschicht auf einem transparenten Substrat; Ausbilden eines ersten Fotolackmusters auf der ersten Metallschicht unter Verwendung einer ersten Maske mit einer vorbestimmten Struktur; Ausbilden einer Gate-Elektrode durch selektives Abätzen der ersten Metallschicht unter Verwendung des Fotolackmusters; Ausbilden einer zweiten Metallschicht auf der Gate-Elektrode; Ausbilden eines zweiten Fotolackmusters auf der zweiten Metallschicht unter Verwenden einer zweiten Maske, die eine Gitterstruktur aufweist, deren Spaltbreite kleiner ist als das Auflösungsvermögen der Belichtungsvorrichtung zum Belichten des Fotolacks; Ausbilden einer Source-Elektrode und einer Drain-Elektrode durch selektives Abätzen der zweiten Metallschicht unter Verwendung des zweiten Fotolackmusters; und Ausbilden einer transparenten leitfähigen Schicht für eine elektrisch leitende Verbindung der Drain-Elektrode mit einer Pixel-Elektrode.

Im Folgenden wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen näher erläutert, wobei:

Fig. 1 ein Schaltplan einer herkömmlichen LCD ist;

Fig. 2A eine Draufsicht auf einen Teil eines Flüssigkristallanzeigeelements einer herkömmlichen LCD mit einer Dünnschichttransistoranordnung ist;

Fig. 2B ein Schnitt entlang der Linie 2B-2B aus Fig. 2A ist;

Fig. 3A eine Draufsicht auf eine unterbrochene Leitung, wobei die Unterbrechung auf das herkömmliche Fotoätzen zurückzuführen ist;

Fig. 3B ein Schnitt entlang der Linie 3B-3B aus Fig. 3A ist;

Fig. 4A bis 4I Schnitte von TFTs einer LCD nach unterschiedlichen Schritten des Herstellungsverfahrens gemäß einer ersten Ausführungsform der Erfindung sind;

Fig. 5A eine Draufsicht auf eine Maske mit einer Gitterstruktur zur Verwendung bei dem in den Fig. 4A-4I gezeigten Herstellungsverfahren ist;

Fig. 5B eine vergrößerte Ansicht eines Randbereichs der in Fig. 5A gezeigten Maske ist;

Fig. 6A eine modellhafte Darstellung einer Struktur eines Fotolacks auf einer Metallschicht eines TFTs ist, nachdem der Fotolack erfindungsgemäß unter Verwendung der in Fig. 5A gezeigten Maske belichtet und entwickelt worden ist;

Fig. 6B eine modellhafte Darstellung der Struktur einer Metallschicht nach dem unter Verwendung des in Fig. 6A dargestellten Fotolacks durchgeführten Ätzvorgang ist; und

Fig. 7 ein Schnitt ist, der die verbesserte Stufenbedeckung bei einem erfindungsgemäß hergestellten Halbleiterbauelement zeigt.

Aus den Fig. 4A bis 4I ist das Herstellungsverfahren für einen TFT auf einem transparenten Glassubstrat gemäß einer Ausführungsform der Erfindung aufgrund von Schnitten durch den TFT nach einem jeden Herstellungsschritt ersichtlich.

Eine erste Metallschicht mit einer Dicke von ca. 4000 Å wird durch Aufsputtern (Kathodenzerstäubungsverfahren) eines Metalls auf ein transparentes Glassubstrat 111 gebildet. Das aufzusputternde Material wird aus einer Gruppe ausgewählt, die aufweist: Aluminium (Al) sowie Al-Legierungen, wie Al-Pd, Al-Si, Al-Si-Ti und AI-Si-Cu. Eine Gate-Elektrode 113a wird durch selektives Abätzen der ersten Metallschicht unter Verwendung eines Fotolitographie-Verfahrens gebildet (Fig. 4A).

Eine Anodisierungsschicht 113b wird auf der Gate-Elektrode 113a durch Anodisieren derselben gebildet, um die Oberflächenbeschaffenheit der Gate-Elektrode 113a zu verbessern. Die Gate-Elektrode 113a mit der Anodisierungsschicht 113b wird somit chemisch resistent sowie hitzeresistent und gleicht sich der Gate-Isolierschicht bezüglich ihrer Adhersionseigenschaften an. Die Anodisierungsschicht 113b wirkt zusammen mit der Gate-Isolierschicht als eine Isolierschicht und verbessert somit die Isolierung zwischen der Gate-Elektrode 113a und den anderen Signalleitungen (Fig. 4B).

Eine Gate-Isolierschicht 121 aus Si-Nitrid wird auf dem transparenten Glassubstrat 111 mit der Gate-Elektrode 113a unter Verwendung einer Gasmischung aus Ammoniak, Silan oder Stickstoff in einer Plasma-CVD-Vorrichtung (CVD: chemical vapor deposition, chemische Abscheidung aus der Gasphase) gebildet (Fig. 4C). Die Dicke der Gate-Isolierschicht 121 beträgt ca. 2000 Å.

Eine i-Halbleiterschicht 116 mit einer Dicke von ca. 2000 Å wird auf der Isolierschicht 121 in einem Bereich über der Gate-Elektrode 113a unter Verwendung einer Gasmischung aus Ammoniak, Silan und Wasserstoff in einem CVD-Vorrichtung gebildet (Fig. 4D). Eine n&spplus;-Halbleiterschicht 122 mit einer Dicke von ca. 300 Å wird auf der i-Halbleiterschicht 116 unter Verwendung einer Gasmischung aus Wasserstoff, Phosphin, usw. in einer Plasma-CVD-Vorrichtung gebildet (Fig. 4E).

Eine zweite Metallschicht 146 aus einem Material, das aus einer Gruppe ausgewählt ist, die Al sowie Al-Legierungen wie Al-Pd, Al-Si, Al-Si-Ti, Al-Si-Cu, aufweist, wird mit einer Dicke von ca. 4000 Å unter Verwendung eines Sputter-Verfahrens gebildet, und ein Fotolack 156 wird auf die zweite Metallschicht 146 aufgebracht (Fig. 4F). Die zweite Metallschicht 146 wird selektiv abgeätzt, nachdem der Fotolack mit Hilfe einer Maske mit einer Gitterstruktur im Randbereich der Maske belichtet und entwickelt worden ist (Fig. 4G), wodurch eine leicht abfallend verlaufender Randbereich, wie z. B. aus Fig. 6B ersichtlich, gebildet wird. Die Spaltbreite des aus Fig. 5A ersichtlichen Gitters wird derart gewählt, daß sie kleiner als das Auflösungsvermögen der Belichtungsvorrichtung ist, mit der der Fotolack belichtet wird. Auf diese Weise werden eine Source-Busleitung 114, eine Source-Elektrode 114a und eine Drain-Elektrode 117 gebildet.

Es ist bevorzugt, eine Maske zu verwenden, die an ihren Rändern eine Gitterstruktur aufweist, deren Spaltbreite, d. h. der Abstand zwischen zwei Gitterbalken, weniger als 2 µm beträgt, da im Allgemeinen verwendete Belichtungsvorrichtungen ein Auflösungsvermögen von 3-4 µm aufweisen (beispielsweise weist die Belichtungsvorrichtung FX-510D von NIKON, Japan, ein Auflösungsvermögen von 2,4 µm (bei Verwendung eines Einfachspaltes) und ein Auflösungsvermögen von 3 µm (bei Verwendung eines Multispaltes) auf).

Eine Passivierungsschicht 125 wird auf der von der Source-Busleitung 114, der Source-Elektrode 114a und der Drain-Elektrode 117 gebildeten und in den Randbereichen Täler und Grate aufweisenden Oberfläche gebildet (Fig. 4H und Fig. 6B). Somit weist die Passivierungsschicht 125 ebenfalls eine Form mit Tälern und Graten mit einer leichten Neigung auf.

Als Nächstes wird ein Fotolack auf die Passivierungsschicht 125 aufgebracht, belichtet und entwickelt. Ein Verbindungsloch 119 wird in der Passivierungsschicht 125 über der Drain-Elektrode 117 durch selektives Abätzen der Passivierungsschicht 125 entsprechend des entwickelten Fotolacks ausgebildet. Eine mit der Drain-Elektrode 117 durch das Verbindungsloch hindurch verbundene Pixel-Elektrode 112 wird unter Verwendung eines Sputter-Verfahrens gebildet (Fig. 4I).

Ein erster Bereich des Fotolacks entsprechend den Spalten zwischen den Gitterbalken wird aufgrund der Gitterbalken leicht belichtet, wohingegen ein zweiter, von der Maske nicht bedeckter Bereich des Fotolacks, vollständig belichtet wird.

Somit verbleiben ca. 10% der Dicke des Fotolacks im ersten Bereich, nachdem der Fotolack im vollständig belichteten Bereich entfernt worden ist. Ein dritter Bereich des Fotolacks, der von den Gitterbalken der Maske bedeckt ist, wird leicht belichtet (und entfernt). Das heißt, daß ca. 90% (möglicherweise weniger an den Rändern der Gitterbalken) der Dicke des Fotolacks im dritten Bereich verbleiben, nachdem die vollständig belichteten Bereiche entfernt worden sind.

Im Ätzschritt, wird der zweite Bereich der zweiten Metallschicht ohne darauf aufgebrachten Fotolack schneller abgeätzt als der erste Bereich der zweiten Metallschicht, auf dem ca. 10% des Fotolacks verblieben sind, da es für das Ätzmittel zusätzliche Zeit in Anspruch nimmt, durch den Fotolack hindurchzudringen und die zweite Metallschicht zu erreichen. Ähnlich wird der dritte Bereich der zweiten Metallschicht, auf dem ein Teil des Fotolacks entfernt worden ist, schneller abgeätzt als ein vierter Bereich der zweiten Metallschicht, auf dem der Fotolack mit seiner ganzen ursprünglichen Dicke verblieben ist. Daher weist der Bereich der zweiten Metallschicht, der mit der Maske mit der Gitterstruktur bedeckt gewesen ist, eine wellenartige Form mit Tälern und Graten mit einem leicht abfallenden Verlauf und keine stufige Form auf.

Das Verfahren, in dem die oben beschriebenen Schritte in einem Trockenätzverfahren verwendet werden, wird im Folgenden beschrieben. Ein zweiter Bereich der zweiten Metallschicht ohne darauf aufgebrachtem Fotolack kann mittels eines Ätzmittels vollständig abgeätzt werden. Ein erster Bereich der zweiten Metallschicht, auf dem nur eine dünne Schicht des Fotolacks verbleibt, kann derart abgeätzt werden, daß dieser erste Bereich eine leicht abfallende Form mit einer leichten Neigung aufweist. Das Ätzmittel dringt zuerst in den zweiten Bereich der Metallschicht ein, als Nächstes in den ersten, mit einer dünnen Fotolackschicht bedeckten Bereich der Metallschicht und schließlich in einen dritten, mit einer dicken Fotolackschicht bedeckten Bereich der zweiten Metallschicht, so daß die zweite Metallschicht mit einer gewissen Neigung ausgebildet wird.

Das heißt, daß die Randbereiche der gemäß des oben beschriebenen Verfahrens strukturierten zweiten Metallschicht eine leichte Neigung aufweisen und sanft abfallend verlaufend und die darauf ausgebildete Isolierschicht der Form der strukturierten zweiten Metallschicht folgt. Die Passivierungsschicht weist eine leichte Neigung ohne Schulter oder Spalten auf, so daß eine leitfähige Schicht (z. B. eine mit der Drain-Elektrode zu verbindende Pixel-Elektrode) die Passivierungsschicht mit der gewünschten Form und mit einer leichten Neigung bedeckt.

Aus Fig. 5A ist eine Maske mit einer Gitterstruktur ersichtlich, wobei die Spaltbreite kleiner ist als das Auflösungsvermögen der für das Strukturieren verwendeten Belichtungsvorrichtung, und aus Fig. 5B ist eine vergrößerte Ansicht der Gitterstruktur der Maske aus Fig. 5A ersichtlich.

Die Gitterstruktur 150 weist Zähne, ähnlich wie bei einem Kamm, auf. Eine Mehrzahl von Gitterbalken 152 ragen vom Rand der Maske hervor, und zwischen den Gitterbalken 152 sind Spalte 154 ausgebildet. Falls erforderlich, kann die Maske eine Mehrzahl von auf unterschiedlichen Bereichen des Randes ausgebildeten Gitterstrukturen aufweisen. Außerdem können die Gitterstrukturen unterschiedliche Formen aufweisen, z. B. können die Gitterstrukturen innerhalb des Randes der Maske ausgebildet sein.

Aus Fig. 6A ist eine modellhafte Darstellung ersichtlich, die eine Metallschicht 246 mit darauf ausgebildetem strukturierten Fotolack 256 zeigt, der nach dem Belichten und Entwickeln unter Verwendung einer z. B. aus Fig. 5a ersichtlichen Maske mit einer Gitterstruktur verblieben ist, bei der jeder Spalt kleiner ist als das Auflösungsvermögen der Belichtungsvorrichtung.

Wenn die Metallschicht 246 unter Verwendung des Fotolacks 256, wie beschrieben, selektiv abgeätzt wird, weist die Metallschicht eine Struktur, wie aus Fig. 6B ersichtlich auf, wobei die Ränder der Metallschicht 246 eine leichte Neigung aufweisen. Deshalb weist eine die Metallschicht 246 bedeckende Isolierschicht 225, wie aus Fig. 7 ersichtlich, ebenfalls eine leichte Neigung auf. Eine andere Schicht, z. B. eine Pixel-Elektrode 212 auf der Isolierschicht 225, weist ebenfalls eine leichte Neigung in dem Bereich auf, in dem die Metallschicht 246 endet.

Wenn das oben beschriebene Verfahren für die Herstellung von LCDs verwendet wird, wird bei einem Schichtaufbau eine gute Stufenbedeckung erreicht, und Probleme aufgrund von Defekten in Signalleitungen oder Probleme aufgrund einer schlechten Stufenbedeckung können gelöst werden.

Die Erfindung verhindert Unterbrechungen in Signalleitungen an Stufen durch eine Verbesserung der Stufenbedeckung einander überkreuzender und/oder überlappender Schichten. Obwohl die Erfindung für die Anwendung bei einem Herstellungsverfahren für LCDs beschrieben worden ist, kann sie auch bei der Herstellung anderer Halbleiterprodukte mit einander überkreuzenden Schichten angewandt werden.

In der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein positiver Fotolack verwendet. Falls ein negativer Fotolack verwendet wird, wird der den belichteten Bereich nicht bedeckende Maskenbereich verwendet.


Anspruch[de]
  1. 1. Herstellungsverfahren für ein Halbleiterbauelement mit einer Metallschichtmuster mit einem Randbereich, dessen Dicke in Richtung weg von einer die Metallschicht tragenden Schicht allmählich zunimmt, wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist:

    Ausbilden einer Metallschicht (146, 246) auf der Tragschicht;

    Ausbilden einer Fotolackstruktur auf der Metallschicht (146, 246) unter Verwendung einer Maske mit einem Randbereich, der eine Gitterstruktur (150) mit Gitterbalken (152) und Spalten (154) zwischen den Gitterbalken (152) aufweist, wobei die Spaltbreite der Gitterstruktur (150) kleiner als das Auflösungsvermögen des für das Belichten des Fotolacks verwendeten Belichtungsvorrichtung ist; und

    selektives Abätzen der Metallschicht (146, 246) unter Verwendung der Fotolackstruktur, so daß die Metallschichtstruktur gemäß der Fotolackstruktur ausgebildet wird.
  2. 2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei der Abstand zwischen zwei Gitterbalken (152) der Gitterstruktur (150) der Maske weniger als 2 µm beträgt.
  3. 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Gitterstruktur (150) kammförmig ist.
  4. 4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Gitterstruktur (150) eine Mehrzahl von parallelen Gitterbalken (152), die von dem Rand der Maske nach außen hervorstehen, und eine Mehrzahl von zwischen jeweils zwei Gitterbalken (152) ausgebildeten Spalten (154) aufweist.
  5. 5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei die Gitterstruktur (150) eine Mehrzahl von parallelen Gitterbalken (152), die vom Rand der Maske nach innen stehen, und eine Mehrzahl von jeweils zwischen zwei benachbarten Gitterbalken (152) ausgebildeten Spalten (154) aufweist.
  6. 6. Herstellungsverfahren für ein Halbleiterbauelement mit einer Mehrzahl von ersten Signalleitungen als erstes Metallschichtmuster auf einer Tragschicht;

    einer Isolierschicht (121, 225), von der die Tragschicht einschließlich der ersten Signalleitungen bedeckt ist, und einer Mehrzahl von zweiten Signalleitungen als zweites Metallschichtmuster auf der Isolierschicht (121, 225);

    wobei die zweiten Signalleitungen derart ausgebildet sind, daß sie die ersten Signalleitungen überkreuzen, und wenigstens die Kreuzungsbereiche der ersten Signalleitungen mit den zweiten Signalleitungen nach einem der Ansprüche 1 bis 5 hergestellt werden.
  7. 7. Herstellungsverfahren für eine Flüssigkristallanzeige mit einem Anzeigepaneel, das aufweist:

    auf dem Paneel in Reihen und Spalten angeordnete Pixel-Elektroden (112, 212);

    eine der Anordnung der Pixel-Elektroden (112, 212) entsprechende Anordnung von Dünnschichttransistoren zum Ansteuern der Pixel-Elektroden (112, 212);

    eine Mehrzahl von auf dem Paneel auf einer Tragschicht zwischen den Reihen der Pixel-Elektroden (112, 212) angeordnete und mit der jeweiligen Gate-Elektrode (113a) des entsprechenden Transistors verbundene Adressleitungen und eine Mehrzahl von auf dem Paneel auf einer die Adressleitungen zwischen den Reihen der Pixel-Elektroden (112, 212) bedeckenden Isolierschicht (121, 225) zwischen den Spalten der Pixel-Elektroden (112, 212) angeordneten und mit der jeweiligen Source-Elektrode (114a) des entsprechenden Transistors verbundene Datenleitungen; wobei

    die Adressleitungen wenigstens in ihren von den Datenleitungen überlappten Bereichen als ein Metallschichtmuster nach einem der Ansprüche 1 bis 5 hergestellt werden.
  8. 8. Verfahren nach Anspruch 7, wobei die Source-Elektrode (114a) und die Drain-Elektrode (117) des Dünnschichttransistors mit einer Passivierungsschicht (125) bedeckt sind, und die Pixel-Elektroden (112, 212) auf der Passivierungsschicht (125) ausgebildet sind und mit den Drain-Elektroden (117) durch ein entsprechendes Verbindungsloch in der Passivierungsschicht (125) über der jeweiligen Drain-Elektrode (117) hindurch verbunden sind, wobei jede Drain-Elektrode (117) als ein Metallschichtmuster gemäß einem der Ansprüche 1 bis 5 ausgebildet wird.
  9. 9. Herstellungsverfahren für eine Flüssigkristallanzeige mit einem Dünnschichttransistoranordnung, mit folgenden Schritten:

    Ausbilden einer ersten Metallschicht auf einem Substrat (111);

    Ausbilden einer ersten Fotolackstruktur auf der ersten Metallschicht unter Verwendung einer ersten Maske mit einer vorbestimmten Struktur;

    Ausbilden einer Gate-Elektrode (113a) durch selektives Abätzen der ersten Metallschicht unter Verwendung der Fotolackstruktur;

    Ausbilden einer Isolierschicht (121, 225) auf der Gate-Elektrode (113a) und dem Substrat (111);

    Ausbilden einer i-Halbleiterschicht (116) auf der Isolierschicht (121, 225) im Bereich der über der Gate-Elektrode (113a);

    Ausbilden einer n&spplus;-Halbleiterschicht auf der i-Halbleiterschicht (116);

    Ausbilden einer zweiten Metallschicht (146, 246) auf der n&spplus;-Halbleiterschicht und der Isolierschicht (121, 225);

    Ausbilden einer zweiten Fotolackstruktur auf der zweiten Metallschicht (146, 246) unter Verwendung einer zweiten Maske mit einer Gitterstruktur (150) mit Gitterbalken (152) und zwischen diesen ausgebildeten Spalten (154), wobei die Spalte (154) der Gitterstruktur (150) kleiner sind als das Auflösungsvermögen der für die Belichtung des zweiten Fotolacks verwendeten Belichtungsvorrichtung;

    Ausbilden einer Source-Elektrode (114a) und einer Drain-Elektrode (117) durch selektives Abätzen der zweiten Metallschicht (146, 246) unter Verwendung der zweiten Fotolackstruktur;

    Ausbilden einer isolierenden Passivierungsschicht (125) auf der Source-Elektrode (114a) und auf der Drain-Elektrode (117);

    Ausbilden eines Verbindungslochs in der isolierenden Passivierungsschicht (125) über der Drain-Elektrode (117); und

    Ausbilden einer ITO-Schicht oder einer Schicht aus einem anderen transparenten, leitfähigen Material in dem Verbindungsloch zum elektrischen Verbinden der Drain-Elektrode (117) mit einer Pixel-Elektrode (112, 212) auf der isolierenden Passivierungsschicht (125).
  10. 10. Verfahren nach Anspruch 9, wobei die erste, zum Ausbilden der ersten Fotolackstruktur auf der ersten Metallschicht verwendete Maske eine Gitterstruktur (150) mit Gitterbalken (152) und dazwischen ausgebildeten Spalten (154) aufweist, wobei die Spaltbreite der Gitterstruktur (150) kleiner ist als das Auflösungsvermögen der für die Belichtung des ersten Fotolacks verwendeten Belichtungsvorrichtung.
  11. 11. Verfahren nach Anspruch 9 oder 10, wobei die Spaltbreite zwischen den Gitterbalken (152) bei der Gitterstruktur (150) der ersten Maske und der Gitterstruktur (150) dem zweiten Maske weniger als 2 µm beträgt.
  12. 12. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei die Gitterstruktur (150) kammförmig ist.
  13. 13. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Gitterstruktur (150) eine Mehrzahl von parallelen Gitterbalken (152), die sich vom Rand der Maske nach außen erstrecken, und eine Mehrzahl von zwischen benachbarten Gitterbalken (152) ausgebildeten Spalten (154) aufweist.
  14. 14. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die Gitterstruktur (150) eine Mehrzahl von parallelen Gitterbalken (152), die vom Rand der Maske nach innen stehen, und eine Mehrzahl von zwischen jeweils zwei benachbarten Gitterbalken (152) ausgebildeten Spalten (154) aufweist.
  15. 15. Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 14, wobei die erste Maske und/oder die zweite Maske eine Mehrzahl von Gitterstrukturen (150) in unterschiedlichen Bereichen des Randes der Masken aufweist/aufweisen.






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