マスク、それによって薄膜トランジスタを形成する方法及び薄膜トランジスタ

【課題】マスク、該マスクで薄膜トランジスタを形成する方法、及び薄膜トランジスタを提供する。
【解決手段】該マスクは、チャンネル領域の半露光マスク構造と、ドレイン電極マスク構造と、ソース電極マスク構造とを備え、前記チャンネル領域の半露光マスク構造は更に、該薄膜トランジスタのチャンネル領域に対応する部分から延在し、且つ該部分の外側に位置するチャンネル領域の外周半露光マスク構造を有する。本発明によって、形成された薄膜トランジスタのソース・ドレイン電極の連結及びチャンネル領域の活性層の切断などの不良を効果的に防止した。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタの形成に用いるマスク、該マスクで薄膜トランジスタを形成する方法、及びそれによって得られた薄膜トランジスタに関する。
【背景技術】
【０００２】
薄膜トランジスタディスプレイ（ＴＦＴ―ＬＣＤ）の製造において、４Ｍａｓｋ工程が５Ｍａｓｋ工程に取って代わる傾向がある。４Ｍａｓｋ工程は半露光技術を使い、その顕著な長所は生産時間の短縮、生産能力の向上にある。しかし、半露光技術でチャンネル領域の露光制御を実現する時、実際の生産において、例えばチャンネル領域の特性が不良であるなどの問題が現れ、これは４Ｍａｓｋ工程設計で避けられないものである。５Ｍａｓｋ工程と異なり、４Ｍａｓｋ工程は活性層とソース・ドレイン電極層を同時に露光し、その中に、活性層のチャンネル領域を形成するために、チャンネル領域に対して半露光技術を使う。従来の半露光マスクについては、チャンネル領域のマスク構造に、一部のゲート状、又は網状のスリットを形成した遮光構造を加え、それによってチャンネル領域のフォトレジストの半露光制御を実現する。
【０００３】
図１に示されたのは、従来技術においてゲートラインとゲート電極の上方に設置されたチャンネル領域に用いる半露光マスクである。図１に示すように、ゲートラインとゲート電極４の上方に薄膜トランジスタのチャンネル領域のパターンを形成する。該半露光マスクは、チャンネル領域の半露光マスク構造１と、ドレイン電極マスク構造２と、ソース電極マスク構造３とを備える。
【０００４】
図２は該半露光マスクで露光して現像した後のチャンネル領域のフォトレジストパターンの上面図である。図２に示すように、露光現像後のチャンネル領域のフォトレジストパターンは、ソース・ドレイン電極金属層９に形成されたドレイン電極フォトレジスト６と、チャンネル領域フォトレジスト７と、ソース電極フォトレジスト８とを備える。
【０００５】
図３Ａは図２におけるＡ−Ａ部位の断面図であり、図３Ｂは図２におけるＢ−Ｂ部位の断面図である。図３Ａと図３Ｂに示すように、ゲートラインとゲート電極４の上方にゲート電極絶縁層１４が形成され、ゲート電極絶縁層１４の上方に活性層１２が形成され、活性層１２の上方にソース・ドレイン電極金属層９が形成され、ソース・ドレイン電極金属層９の上方に露光後のフォトレジストパターンが形成される。その中に、半露光領域のチャンネル領域のフォトレジスト７の厚さは、未露光領域（ドレイン電極のフォトレジスト６及びソース電極のフォトレジスト８に対応）の厚さよりも薄いが、完全露光領域（ソース・ドレイン電極金属層９が露出する部分に対応）の厚さよりも厚い。
【０００６】
図４は半露光マスクでエッチングを行った後のチャンネル領域の上面図である。図４に示すように、エッチング後のチャンネル領域は、露出したチャンネル領域の活性層１２と、形成されたソース電極１３及びドレイン電極１１のパターンとを備える。
【０００７】
図５に示すように、実際の生産工程において、フォトレジストの厚さと半露光の非均一性の問題のほか、露光時、半露光部と完全露光部との間の干渉のため、境界における半露光部のフォトレジストが薄くなり、それによって、ウェットエッチング、ドライエッチング、クリーニングなどの露光後の工程において、チャンネル領域のエッジにおける活性層に関するフォトレジスト部、ソース・ドレイン電極金属電極部などが傷つけられ、又は刻まれ、例えば切断などの不良が発生する可能性が高い。これらの破壊は当然チャンネル領域の活性層の破壊を引き起こし、その結果として、画素の電気的特性に悪影響を及ぼす。今、実際の生産過程において、相応の改善措置がまだ取られておらず、巨大な経済的損失が発生している。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
実際の生産において、前記ＴＦＴ―ＬＣＤ４Ｍａｓｋ工程における半露光工程が現れた画素チャンネル領域の切断性などの問題に対して、本発明の実施例は、ソース・ドレイン電極の連結及びチャンネル領域の活性層の切断などの不良を効果的に防止できるように、チャンネル領域の半露光領域の特性を改善するマスクを提供する。
【０００９】
本発明の第１の態様は、薄膜トランジスタの形成に用いるマスクを提供し、該マスクはチャンネル領域の半露光マスク構造と、ドレイン電極マスク構造と、ソース電極マスク構造とを備え、前記チャンネル領域の半露光マスク構造は更に、該薄膜トランジスタのチャンネル領域に対応する部分から延在し、且つ該部分の外側に位置するチャンネル領域の外周半露光マスク構造を有する。
【００１０】
本発明の第２の態様は、薄膜トランジスタを提供し、該薄膜トランジスタはチャンネル領域と、チャンネル領域の外周拡大部とを備え、前記チャンネル領域の外周拡大部は前記チャンネル領域から延在し、且つ前記チャンネル領域の外側に位置する。
【００１１】
本発明の第３の態様は、薄膜トランジスタの製造方法を提供し、該薄膜トランジスタはチャンネル領域と、チャンネル領域の外周拡大部とを備え、基板上に活性層と、ソース・ドレイン電極金属層とを順次に形成した後、以下のステップで薄膜トランジスタのチャンネル領域と、チャンネル領域の外周拡大部とを形成する。即ち、前記半露光マスクでソース・ドレイン電極金属層に塗布されたフォトレジスト層に対してパターニングし、フォトレジストパターンを形成する。該フォトレジストパターンをエッチングマスクとしてソース・ドレイン電極金属層及び活性層に対してパターニングする。フォトレジストパターンを薄くしてチャンネル領域とチャンネル領域の外周拡大部におけるソース・ドレイン電極金属層を露出させ、その後、余りのフォトレジストパターンをエッチングマスクとしてチャンネル領域とチャンネル領域の外周拡大部におけるソース・ドレイン電極金属層を除去し、その中のチャンネル領域の活性層を露出させる。
【００１２】
従来技術に対して、本発明の実施例にかかるマスクは、露光とエッチング後のチャンネル領域の活性層を外へ拡大させることができ、主に該マスクの葉型、或いは他の形状の拡大構造を利用して半露光マスク構造をチャンネル領域の外周へ拡大させる。その長所は損失が発生可能の位置を外部へ転移させ、チャンネル領域を保全できることにある。その同時に、工程におけるフォトレジストの厚さの均一性と露光の均一性に対する制御も比較的に簡単となり、チャンネル領域のソース・ドレイン電極の連結及びチャンネル領域の活性層の切断などの不良が効果的に防止できるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
添付図面を参照しながら本発明の例示的な実施例を説明する。
本発明の実施例にかかる薄膜トランジスタの形成に用いるマスクは、ソース・ドレイン電極マスク構造と、チャンネル領域マスク構造とからなり、該チャンネル領域マスク構造はチャンネル領域の外周拡大マスク構造を備える。マスク構造の材質は、例えばＣｒなどの不透明の金属、又は他の材質である。該マスクの製造工程は従来のマスク製造工程であってよい。
【００１４】
従来のチャンネル領域の半露光マスク構造と異なり、本発明は実際の生産において現れるチャンネル領域の切断などの不良問題に鑑みて、新たなチャンネル領域の半露光マスクを提供する。その中に、チャンネル領域の外周拡大マスク構造部が加えられ、前記発生可能の工程欠陥をチャンネル領域以外の外周領域に転移させるため、チャンネル領域の正常な電気的特性に影響を与えず、更に輝点やグレースケールの不均一などの表示不良を防止できる。
【００１５】
[実施例１]
図６は本発明にかかる薄膜トランジスタのチャンネル領域の形成に用いる半露光マスクの概略図である。
図６に示すように、本実施例にかかるマスクは、チャンネル領域の半露光マスク構造１と、ドレイン電極マスク構造２と、ソース電極マスク構造３とを備え、前記チャンネル領域の半露光マスク構造１は更に、チャンネル領域から延在し、且つチャンネル領域と隣接の外周領域に位置するチャンネル領域の外周半露光マスク構造５を有する。ここで、チャンネル領域は「Ｕ」型を呈し、ソース電極マスク構造３はＵ型部を備え、且つドレイン電極マスク構造２の一部は該ソース電極マスク構造３のＵ型部の内部に延在する。
【００１６】
図６に示すように、本具体的実施例におけるチャンネル領域の外周半露光マスク構造５は局部ゲート状（網状、又は孔状であってもよい）であり、例えば葉型を呈して対称的にドレイン電極マスク構造２の両側に分布される。横向き（チャンネル領域の延在方向と垂直する方向）の分岐の長さ、又はチャンネル領域と垂直方向の幅は、チャンネル領域から離れるにつれて小さくなる。
【００１７】
図７は該半露光マスクで露光現像した後のチャンネル領域の上面図である。図８Ａは図７におけるＣ−Ｃ部位の断面図であり、図８Ｂは図７におけるＤ−Ｄ部位の断面図である。
前記図７、図８Ａ、図８Ｂから分かるように、基板表面に形成された露光、現像後のフォトレジスト層において、半露光領域のフォトレジスト７（チャンネル領域の拡大領域も含める）の厚さは、未露光領域（ドレイン電極フォトレジスト６とソース電極フォトレジスト８に対応）の厚さよりも薄いが、完全露光領域（ソース・ドレイン電極金属層９が露出する部分に対応）の厚さよりも厚い。
【００１８】
図９は半露光マスクでエッチングした後のチャンネル領域の上面図である。図９に示すように、エッチング後のチャンネル領域は、露出されたチャンネル領域の活性層１２と、形成されたソース電極１３及びドレイン電極１１のパターンとを備える。図から分かるように、従来技術におけるチャンネル領域の活性層と比べて、該実施例にかかるチャンネルの活性層は外へ拡大し、チャンネル領域の外側におけるチャンネル領域の外周拡大部を有する。該活性層１２は半導体層（例えば非結晶シリコン）とオーム接触層（例えばｎ＋ドープされた非結晶シリコン）の積層であってもよく、該オーム接触層はソース・ドレイン金属層と接触する。
【００１９】
本実施例において、マスクの半露光構造部で葉型、又は他の類似の拡大構造を利用し、半露光マスク領域をチャンネル領域の外周へ拡大させるため、チャンネル領域の活性層に対する破壊を防止でき、その同時に、工程におけるフォトレジストの厚さの均一性と露光の均一性に対する制御も比較的に簡単となり、ソース・ドレイン電極の連結及びチャンネル領域の活性層の切断などの不良を効果的に防止でき、更に輝点やグレースケールの不均一などの表示不良を防止できる。
【００２０】
[実施例２]
図１０は本発明においてチャンネル領域に設置された半露光マスクのその他の実施例の概略図である。
図１０に示すように、本実施例におけるマスクも同様に、チャンネル領域の半露光マスク構造１と、ドレイン電極マスク構造２と、ソース電極マスク構造３とを備え、前記チャンネル領域の半露光マスク構造１は更に、チャンネル領域の外周半露光マスク構造５を有する。該実施例と実施例１との区別は、チャンネル領域の半露光マスク構造１と、チャンネル領域の外周半露光マスク構造５、即ちチャンネル領域の外周拡大マスク部とは、何れも局部が孔状、又は網状構造であり、後者は対称的にドレインマスク構造２の両側に分布されることである。チャンネル領域の外周半露光マスク構造５はチャンネル領域から外へ延在する。該半露光マスク構造の効果と機能は実施例１のものと同じである。
【００２１】
[実施例３]
図１１は本発明においてチャンネル領域に設置された半露光マスクの第３実施例の概略図である。
図１１に示すように、本実施例におけるマスクも同様に、チャンネル領域の半露光マスク構造１と、ドレイン電極マスク構造２と、ソース電極マスク構造３とを備え、前記チャンネル領域の半露光マスク構造１は更に、チャンネルチャンネルチャンネル領域の外周半露光マスク構造５を有する。該実施例と実施例１、又は実施例２との区別はチャンネル領域の半露光マスク構造１とチャンネル領域の外周半露光マスク構造５の形状である。本実施例におけるチャンネル領域の半露光マスク構造１は「一」字形を呈し、チャンネル領域の外周半露光マスク構造５は、例えばチャンネル領域と垂直して延在する「一」字形を呈する。チャンネル領域の半露光マスク構造１と、チャンネル領域の外周半露光マスク構造５とは、何れも局部が孔状、又は網状構造である。外周半露光マスク構造５はチャンネル領域から外へ延在する。該半露光マスク構造の効果と機能は実施例１のものと同じである。
【００２２】
本発明の実施例は更に、前記各実施例におけるマスクで薄膜トランジスタを形成する方法、及びそれによって得た薄膜トランジスタに関する。
該形成方法に関する実施例は以下のステップを備える。即ち、基板に活性層と、ソース・ドレイン電極金属層とを順次に積層した後、ソース・ドレイン電極金属層にフォトレジストを塗布する。前記構造を有するマスクで、形成しようとする薄膜トランジスタのチャンネル領域に塗布されたフォトレジスト層に対して露光して現像し、薄膜トランジスタのチャンネル領域のエッチングマスクを形成することに用いる、チャンネル領域の外周拡大部を有する半露光のフォトレジストパターンを得るチャンネル。該エッチングマスクでソース・ドレイン電極金属層及び活性層に対してパターニングする。その後、例えばアーシング工程などによってフォトレジストパターンを薄くし、薄膜トランジスタのチャンネル領域及び外周拡大部におけるソース・ドレイン電極金属層を露出させる。最後に、余りのフォトレジストパターンをエッチングマスクとしてチャンネル領域及び外周拡大部におけるソース・ドレイン電極金属層を除去し、その中のチャンネル領域の活性層を露出させ、それによって薄膜トランジスタのチャンネル領域と外周拡大部を形成する。露出されたチャンネル領域の活性層に対するエッチングにおいて、活性層が半導体層とオーム接触層との積層を備える場合、チャンネル領域でオーム接触層もエッチングによって除去され、半導体層しか残らない。即ち、この時、チャンネル領域の活性層は半導体層しか備えない。
【００２３】
形成された薄膜トランジスタのチャンネル領域は従来の設計におけるチャンネル領域と比べて、それに連結するチャンネル外周拡大構造を更に有し、該チャンネル外周拡大構造のチャンネル領域と垂直方向の幅は、チャンネル領域から離れるにつれて小さくなる。
以上の実施例は全て本発明の典型的な実施例であり、実際に、４Ｍａｓｋ工程において、チャンネル領域の半露光マスク外周拡大構造という設計により、活性層がチャンネル領域から拡大することを実現するのは、チャンネル領域の具体的な形態にかかわらず、全て本発明の内容に属する。チャンネル領域を効果的に保護するように、異なるチャンネル領域の形態によって活性層の外周拡大を行うことができる。
【００２４】
上記実施例は本発明の技術案を説明するものであり、限定するものではない。最良な実施形態を参照して本発明を詳細に説明したが、当業者にとって、必要に応じて異なる材料や設備などをもって本発明を実現できる。即ち、その要旨を逸脱しない範囲内において種種の形態で実施し得るものである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】従来技術においてチャンネル領域に設置された半露光マスクの概略図である。
【図２】従来技術において半露光マスクで露光現像した後のチャンネル領域の上面図である。
【図３Ａ】図２におけるＡ−Ａ部位の断面図である。
【図３Ｂ】図２におけるＢ−Ｂ部位の断面図である。
【図４】従来技術において半露光マスクでエッチングした後のチャンネル領域の上面図である。
【図５】従来技術において半露光マスクでエッチングした後、チャンネル領域が切断された欠陥の概略図である。
【図６】本発明の実施例においてチャンネル領域に設置された半露光マスクの一例の概略図である。
【図７】本発明の実施例において半露光マスクで露光現像した後のチャンネル領域の上面図である。
【図８Ａ】図７におけるＣ−Ｃ部位の断面図である。
【図８Ｂ】図７におけるＤ−Ｄ部位の断面図である。
【図９】本発明の実施例において半露光マスクでエッチングした後のチャンネル領域の上面図である。
【図１０】本発明の実施例においてチャンネル領域に設置された半露光マスクの他例の概略図である。
【図１１】本発明の実施例においてチャンネル領域に設置された半露光マスクの更に他例の概略図である。
【符号の説明】
【００２６】
１：チャンネル領域の半露光マスク構造
２：ドレイン電極マスク構造
３：ソース電極マスク構造
４：ゲートラインとゲート電極
５：チャンネル領域の外周半露光マスク構造
６：ドレイン電極フォトレジスト
７：チャンネル領域のフォトレジスト
８：ソース電極フォトレジスト
９：ソース・ドレイン電極金属層
１１：ドレイン電極
１２：活性層
１３：ソース電極
１４：ゲート電極絶縁層

【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜トランジスタの形成に用いるマスクであって、
チャンネル領域の半露光マスク構造と、
ドレイン電極マスク構造と、
ソース電極マスク構造と、を備え、
前記チャンネル領域の半露光マスク構造は更に、該薄膜トランジスタのチャンネル領域に対応する部分から延在し、且つ該部分の外側に位置するチャンネル領域の外周半露光マスク構造を有することを特徴とするマスク。
【請求項２】
前記チャンネル領域の外周半露光マスク構造はゲート状、網状、又は孔状構造である請求項１に記載のマスク。
【請求項３】
前記チャンネル領域の外周半露光マスク構造のチャンネル領域と垂直方向の幅は、チャンネル領域から離れるにつれて小さくなる請求項１に記載のマスク。
【請求項４】
前記チャンネル領域の外周半露光マスク構造は全体葉型構造である請求項１に記載のマスク。
【請求項５】
前記全体葉型構造の一部はゲート状、網状、又は孔状である請求項４に記載のマスク。
【請求項６】
前記チャンネル領域の半露光マスク構造と、ドレイン電極マスク構造と、ソース電極マスク構造と、チャンネル領域の外周半露光マスク構造とは、金属Ｃｒで構成される請求項１に記載のマスク。
【請求項７】
薄膜トランジスタであって、
チャンネル領域を備え、
前記薄膜トランジスタのチャンネル領域は、前記チャンネル領域から延在し、且つ前記チャンネル領域の外側に位置するチャンネル領域の外周拡大部を有することを特徴とする薄膜トランジスタ。
【請求項８】
前記チャンネル領域の外周拡大構造のチャンネル領域と垂直方向の幅は、チャンネル領域から離れるにつれて小さくなる請求項７に記載の薄膜トランジスタ。
【請求項９】
薄膜トランジスタの製造方法であって、
前記薄膜トランジスタは、
チャンネル領域と、
チャンネル領域の外周拡大部と、を備え、
基板に順次に活性層と、ソース・ドレイン電極金属層とを形成した後、
請求項１に記載の半露光マスクでソース・ドレイン電極金属層に塗布されたフォトレジスト層に対してパターニングし、フォトレジストパターンを形成するステップと、
該フォトレジストパターンをエッチングマスクとして、ソース・ドレイン電極金属層及び活性層に対してパターニングするステップと、
前記フォトレジストパターンを薄くしてチャンネル領域とチャンネル領域の外周拡大部におけるソース・ドレイン電極金属層を露出させた後、余りのフォトレジストパターンをエッチングマスクとして、前記チャンネル領域とチャンネル領域の外周拡大部におけるソース・ドレイン電極金属層を除去し、その中のチャンネル領域の活性層を露出させるステップと、
によって前記薄膜トランジスタのチャンネル領域と、チャンネル領域の外周拡大部を形成する薄膜トランジスタの製造方法。

【図１】