Nothing Special   »   [go: up one dir, main page]

JP5558222B2 - Method for manufacturing thin film transistor substrate - Google Patents

Method for manufacturing thin film transistor substrate Download PDF

Info

Publication number
JP5558222B2
JP5558222B2 JP2010139433A JP2010139433A JP5558222B2 JP 5558222 B2 JP5558222 B2 JP 5558222B2 JP 2010139433 A JP2010139433 A JP 2010139433A JP 2010139433 A JP2010139433 A JP 2010139433A JP 5558222 B2 JP5558222 B2 JP 5558222B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
oxide semiconductor
gate electrode
film transistor
thin film
semiconductor layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2010139433A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2012004425A (en
Inventor
光伸 宮本
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2010139433A priority Critical patent/JP5558222B2/en
Publication of JP2012004425A publication Critical patent/JP2012004425A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5558222B2 publication Critical patent/JP5558222B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Description

本発明は、薄膜トランジスタ基板の製造方法に関し、特に、酸化物半導体の半導体層を用いた薄膜トランジスタ基板の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a thin film transistor substrate, and more particularly to a method for manufacturing a thin film transistor substrate using a semiconductor layer of an oxide semiconductor.

アクティブマトリクス基板では、画像の最小単位である各画素毎に、スイッチング素子として、例えば、薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor、以下、「TFT」とも称する)が設けられている。   In the active matrix substrate, for example, a thin film transistor (hereinafter also referred to as “TFT”) is provided as a switching element for each pixel which is the minimum unit of an image.

一般的なボトムゲート型のTFTは、例えば、絶縁基板上に設けられたゲート電極と、ゲート電極を覆うように設けられたゲート絶縁層と、ゲート絶縁層上にゲート電極に重なるように島状に設けられた半導体層と、半導体層上に互いに対峙するように設けられたソース電極及びドレイン電極とを備えている。   A typical bottom-gate TFT includes, for example, a gate electrode provided on an insulating substrate, a gate insulating layer provided so as to cover the gate electrode, and an island shape so as to overlap the gate electrode on the gate insulating layer. And a source electrode and a drain electrode provided to face each other on the semiconductor layer.

また、一般的な周辺回路一体型の表示装置においては、例えば、画素のスイッチング素子に用いられるリーク電流の低い薄膜トランジスタと、周辺回路に用いられる閾値電圧が低く、高速駆動が可能な薄膜トランジスタが要求される。   Further, in a general peripheral circuit integrated display device, for example, a thin film transistor with a low leakage current used for a switching element of a pixel and a thin film transistor that has a low threshold voltage and can be driven at a high speed are used. The

また、複数の薄膜トランジスタを使用して周辺回路を作製する場合、高速駆動の観点から、n型チャネルとp型チャネルとの両方が必要なCMOSインバータや、インバータを構成する2つの薄膜トランジスタの閾値電圧の差が大きいエンハンスメント−ディプリーション(E/D)インバータが広く使用されている。   Further, when a peripheral circuit is manufactured using a plurality of thin film transistors, the threshold voltage of the CMOS inverter that requires both the n-type channel and the p-type channel or the two thin film transistors that constitute the inverter from the viewpoint of high-speed driving. Enhancement-depletion (E / D) inverters with large differences are widely used.

また、近年、アクティブマトリクス基板では、画像の最小単位である各画素のスイッチング素子として、アモルファスシリコンの半導体層を用いた従来の薄膜トランジスタに代わって、高速移動が可能なIGZO(In-Ga-Zn-O)系の酸化物半導体膜により形成された酸化物半導体の半導体層(以下、「酸化物半導体層」とも称する)を用いたTFTが提案されている。   In recent years, in an active matrix substrate, an IGZO (In—Ga—Zn—) that can move at high speed is used instead of a conventional thin film transistor using an amorphous silicon semiconductor layer as a switching element of each pixel that is the minimum unit of an image. A TFT using an oxide semiconductor layer (hereinafter also referred to as “oxide semiconductor layer”) formed of an O) -based oxide semiconductor film has been proposed.

ここで、アモルファスIGZO等の高速移動酸化物半導体は、その多くがn型(電子)伝導であり、ドーピングによってもp型(ホール)伝導化しないため、CMOS回路構成が使用できない。従って、高速移動酸化物半導体を使用した回路においては、CMOSインバータ回路を利用することができないという課題があり、各薄膜トランジスタの閾値電圧を独立に制御し、かつ高速動作が可能なE/Dインバータ回路の作製が必要とされている。   Here, most of high-speed moving oxide semiconductors such as amorphous IGZO have n-type (electron) conduction, and do not become p-type (hole) conduction even by doping, so that a CMOS circuit configuration cannot be used. Accordingly, there is a problem that a CMOS inverter circuit cannot be used in a circuit using a high-speed moving oxide semiconductor, and an E / D inverter circuit capable of independently controlling the threshold voltage of each thin film transistor and capable of high-speed operation. The production of is needed.

そこで、酸化物半導体をチャネル層とする薄膜トランジスタからなるE/Dインバータが開示されている。より具体的には、チャネル層の膜厚が互いに異なる第1薄膜トランジスタと第2薄膜トランジスタとを備え、第1及び第2薄膜トランジスタのチャネル層のうち、少なくとも1つが熱処理されているE/Dインバータが開示されている。   Therefore, an E / D inverter composed of a thin film transistor using an oxide semiconductor as a channel layer is disclosed. More specifically, an E / D inverter is disclosed that includes a first thin film transistor and a second thin film transistor having different channel layer thicknesses, and at least one of the channel layers of the first and second thin film transistors is heat-treated. Has been.

そして、このような構成により、E/Dインバータを構成する第1及び第2薄膜トランジスタのチャネル層の膜厚の差によって、または、チャネル層の加熱処理条件の差によって、閾値電圧に差が生じるため、E/Dインバータを構成する2つの薄膜トランジスタの閾値電圧の差を十分に大きくすることができると記載されている(例えば、特許文献1参照)。   With such a configuration, a difference occurs in the threshold voltage due to a difference in film thickness of the channel layers of the first and second thin film transistors constituting the E / D inverter or due to a difference in heat treatment conditions of the channel layers. It is described that the difference between the threshold voltages of the two thin film transistors constituting the E / D inverter can be sufficiently increased (see, for example, Patent Document 1).

特開2009−4733号公報JP 2009-4733 A

しかし、上記特許文献1に記載のE/Dインバータにおいては、チャネル層となるアモルファスIGZO膜を基板上に成膜した後、アモルファスIGZO膜に対してエッチング(ドライエッチングまたはウェットエッチング)を行うことにより、チャネル層の膜厚が互いに異なる第1及び第2薄膜トランジスタを形成するため、基板のサイズが大きくなると、チャネル層の膜厚の制御が困難になり、膜厚の均一性が低下するという問題があった。   However, in the E / D inverter described in Patent Document 1, after an amorphous IGZO film serving as a channel layer is formed on a substrate, etching (dry etching or wet etching) is performed on the amorphous IGZO film. Since the first and second thin film transistors having different channel layer thicknesses are formed, if the substrate size is increased, it becomes difficult to control the channel layer thickness and the uniformity of the film thickness decreases. there were.

より具体的には、上記特許文献1に記載のE/Dインバータにおいては、第1及び第2薄膜トランジスタの各チャネル層に相当する部分において60nmの膜厚でアモルファスIGZO膜を成膜した後、ドライエッチングにより、第2薄膜トランジスタのチャネル層となるアモルファスIGZO膜の膜厚を成膜時の半分の厚み(即ち、30nm)になるようにエッチングを行うが、基板サイズが大きくなると、基板全体に渡って、均一に、成膜時の半分の厚みにエッチングすることは、相当高度な技術の確立と高価な装置の導入の両方が要求される。そのため、薄膜トランジスタの製造が困難になり、結果として、歩留まりが低下するという問題があった。   More specifically, in the E / D inverter described in Patent Document 1, an amorphous IGZO film having a film thickness of 60 nm is formed in a portion corresponding to each channel layer of the first and second thin film transistors, and then a dry film is formed. Etching is performed so that the film thickness of the amorphous IGZO film serving as the channel layer of the second thin film transistor becomes half the thickness (ie, 30 nm) at the time of film formation. Etching uniformly to half the thickness at the time of film formation requires both establishment of a highly advanced technique and introduction of an expensive apparatus. Therefore, it is difficult to manufacture the thin film transistor, and as a result, there is a problem that the yield is lowered.

また、上記特許文献1に記載のE/Dインバータにおいては、チャネル層となるアモルファスIGZO膜を基板上に成膜した後、例えば、チャネル層に対して接触加熱や電磁波の照射による加熱(高周波照射や紫外光照射)を行うことにより、第1及び第2薄膜トランジスタの閾値電圧を変化させるが、このような局所領域での選択的な加熱処理は、工程が複雑化するとともに、高精細かつ微細な薄膜トランジスタへの適用は困難であると言える。その結果、歩留まりが低下するという問題があった。   In the E / D inverter described in Patent Document 1, after an amorphous IGZO film serving as a channel layer is formed on a substrate, for example, the channel layer is heated by contact heating or electromagnetic wave irradiation (high frequency irradiation). Or the ultraviolet light irradiation), the threshold voltage of the first and second thin film transistors is changed. However, the selective heat treatment in such a local region complicates the process and has high definition and fineness. It can be said that application to a thin film transistor is difficult. As a result, there is a problem that the yield decreases.

そこで、本発明は、上述の問題に鑑みてなされたものであり、簡単な方法で、閾値電圧の異なる複数の薄膜トランジスタを形成することができ、歩留まりの低下を抑制することができる薄膜トランジスタ基板の製造方法を提供することを目的とする。   Therefore, the present invention has been made in view of the above-described problems, and can manufacture a plurality of thin film transistors having different threshold voltages by a simple method, and manufacture of a thin film transistor substrate capable of suppressing a decrease in yield. It aims to provide a method.

上記目的を達成するために、請求項1に記載の発明は、絶縁基板と、絶縁基板上に設けられた第1ゲート電極と第1ゲート電極上に設けられ、第1チャネル領域を有する第1酸化物半導体層とを有する第1薄膜トランジスタと、絶縁基板上に設けられた第2ゲート電極と第2ゲート電極上に設けられ、第2チャネル領域を有する第2酸化物半導体層とを有する第2薄膜トランジスタとを備えた薄膜トランジスタ基板の製造方法であって、絶縁基板上に第1金属膜を形成し、第1金属膜上に第2金属膜を形成する金属膜形成工程と、第1金属膜と第2金属膜をエッチングによりパターニングして、第1金属膜からなる第1導電層と第2金属膜からなる第2導電層とにより構成される第2ゲート電極と、第1金属膜上に第2金属膜が積層された積層膜を形成する第2ゲート電極形成工程と、エッチングにより、積層膜における第2金属膜を除去して、第1金属膜により構成され、第2ゲート電極の厚みよりも小さい厚みを有する第1ゲート電極を形成する第1ゲート電極形成工程と、絶縁基板上に、第1ゲート電極及び第2ゲート電極を覆うように絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、絶縁層上に液状の酸化物半導体材料を塗布し、酸化物半導体材料を焼結させることにより、酸化物半導体層を形成する酸化物半導体層形成工程と、酸化物半導体層をエッチングによりパターニングして、第1酸化物半導体層と、第1チャネル領域の厚みより小さい厚みを有する第2チャネル領域を有する第2酸化物半導体層を形成する第1及び第2酸化物半導体層形成工程とを少なくとも備えることを特徴とする。   In order to achieve the above object, an invention according to claim 1 is directed to an insulating substrate, a first gate electrode provided on the insulating substrate, a first channel electrode provided on the first gate electrode, and having a first channel region. A second thin film transistor including a first thin film transistor including an oxide semiconductor layer; a second gate electrode provided over an insulating substrate; and a second oxide semiconductor layer provided over the second gate electrode and including a second channel region. A method of manufacturing a thin film transistor substrate including a thin film transistor, comprising: forming a first metal film on an insulating substrate; and forming a second metal film on the first metal film; and a first metal film, The second metal film is patterned by etching to form a second gate electrode composed of a first conductive layer made of the first metal film and a second conductive layer made of the second metal film, and on the first metal film. Product with two metal films stacked A second gate electrode forming step of forming a film; and a first gate having a thickness smaller than the thickness of the second gate electrode, the second metal film in the stacked film being removed by etching to form a first metal film A first gate electrode forming step of forming an electrode; an insulating layer forming step of forming an insulating layer on the insulating substrate so as to cover the first gate electrode and the second gate electrode; and a liquid oxide semiconductor on the insulating layer An oxide semiconductor layer forming step of forming an oxide semiconductor layer by applying a material and sintering an oxide semiconductor material; patterning the oxide semiconductor layer by etching; and a first oxide semiconductor layer; And at least a first oxide semiconductor layer forming step for forming a second oxide semiconductor layer having a second channel region having a thickness smaller than that of the first channel region. And butterflies.

同構成によれば、厚みの異なる第1ゲート電極と第2ゲート電極とを形成した後、液状の酸化物半導体材料を使用して第1酸化物半導体層と第2酸化物半導体層とを形成することにより、第1チャネル領域と第2チャネル領域との厚みが異なる第1薄膜トランジスタと第2薄膜トランジスタとを形成することができる。従って、第1薄膜トランジスタと第2薄膜トランジスタの閾値電圧を異ならせることが可能になり、第1薄膜トランジスタと第2薄膜トランジスタの閾値電圧の差を十分に大きくすることが可能になる。その結果、簡単な方法で、閾値電圧の異なる第1薄膜トランジスタと第2薄膜トランジスタからなる薄膜トランジスタ(即ち、E/Dインバータ)を作製することができ、歩留まりの低下を抑制することが可能になる。   According to the configuration, after the first gate electrode and the second gate electrode having different thicknesses are formed, the first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer are formed using the liquid oxide semiconductor material. Thus, the first thin film transistor and the second thin film transistor in which the first channel region and the second channel region have different thicknesses can be formed. Therefore, the threshold voltages of the first thin film transistor and the second thin film transistor can be made different, and the difference between the threshold voltages of the first thin film transistor and the second thin film transistor can be made sufficiently large. As a result, a thin film transistor (that is, an E / D inverter) including a first thin film transistor and a second thin film transistor having different threshold voltages can be manufactured by a simple method, and a reduction in yield can be suppressed.

請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法であって、第1金属膜のエッチングレートをE、第2金属膜のエッチングレートをEとした場合に、E<Eなる関係が成立することを特徴とする。 According to a second aspect of the invention, a method of manufacturing a thin film transistor substrate according to claim 1, E 1 the etching rate of the first metal film, the etching rate of the second metal layer when the E 2, The relationship of E 1 <E 2 is established.

同構成によれば、積層膜をエッチングレートの異なる第1金属膜と第2金属膜膜とにより構成することができるため、厚みの異なる第1ゲート電極と第2ゲート電極とを容易に形成することが可能になる。   According to this configuration, since the laminated film can be configured by the first metal film and the second metal film having different etching rates, the first gate electrode and the second gate electrode having different thicknesses can be easily formed. It becomes possible.

請求項3に記載の発明は、請求項1または請求項2に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法であって、酸化物半導体材料が、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)及び亜鉛(Zn)からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む金属酸化物材料からなることを特徴とする。   Invention of Claim 3 is a manufacturing method of the thin-film transistor substrate of Claim 1 or Claim 2, Comprising: An oxide semiconductor material is indium (In), gallium (Ga), aluminum (Al), copper It is characterized by comprising a metal oxide material containing at least one selected from the group consisting of (Cu) and zinc (Zn).

同構成によれば、これらの材料からなる酸化物半導体層は、アモルファスであっても移動度が高いため、スイッチング素子のオン抵抗を大きくすることができる。   According to the structure, the oxide semiconductor layer made of any of these materials has high mobility even if it is amorphous, so that the on-resistance of the switching element can be increased.

請求項4に記載の発明は、請求項3に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法であって、酸化物半導体材料が、In-Ga-Zn-O系の金属酸化物材料からなることを特徴とする。   A fourth aspect of the present invention is the method of manufacturing a thin film transistor substrate according to the third aspect, wherein the oxide semiconductor material is made of an In—Ga—Zn—O-based metal oxide material. .

同構成によれば、第1及び第2薄膜トランジスタにおいて、高移動度、低オフ電流という良好な特性を得ることができる。   According to this configuration, good characteristics such as high mobility and low off-state current can be obtained in the first and second thin film transistors.

また、請求項5に記載の発明のように、第1及び第2酸化物半導体層形成工程の後、第1チャネル領域及び第2チャネル領域に、第1チャネル領域及び第2チャネル領域を保護するチャネル保護層を形成するチャネル保護層形成工程を更に備える構成としてもよい。   In addition, as in the fifth aspect of the present invention, the first channel region and the second channel region are protected by the first channel region and the second channel region after the first and second oxide semiconductor layer forming steps. It is good also as a structure further provided with the channel protective layer formation process which forms a channel protective layer.

請求項6に記載の発明は、絶縁基板と、絶縁基板上に設けられた第1ゲート電極と第1ゲート電極上に設けられ、第1チャネル領域を有する第1酸化物半導体層とを有する第1薄膜トランジスタと、絶縁基板上に設けられた第2ゲート電極と第2ゲート電極上に設けられ、第2チャネル領域を有する第2酸化物半導体層とを有する第2薄膜トランジスタとを備えた薄膜トランジスタ基板の製造方法であって、絶縁基板上に第1金属膜を形成する第1金属膜形成工程と、第1金属膜をエッチングによりパターニングして、第1金属膜からなる第1ゲート電極と、第2ゲート電極を構成する第1導電層を形成する第1ゲート電極形成工程と、絶縁基板上に、第1ゲート電極及び第1導電層を覆うように、第2金属膜膜を形成する第2金属膜形成工程と、第2金属膜をエッチングによりパターニングして、第2ゲート電極を構成する第2導電層を形成し、第1導電層と第2導電層とにより構成され、第1ゲート電極の厚みよりも大きい厚みを有する第2ゲート電極を形成する第2ゲート電極形成工程と、絶縁基板上に、第1ゲート電極及び第2ゲート電極を覆うように絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、絶縁層上に液状の酸化物半導体材料を塗布し、酸化物半導体材料を焼結させることにより、酸化物半導体層を形成する酸化物半導体層形成工程と、酸化物半導体層をエッチングによりパターニングして、第1酸化物半導体層と、第1チャネル領域の厚みより小さい厚みを有する第2チャネル領域を有する第2酸化物半導体層を形成する第1及び第2酸化物半導体層形成工程とを少なくとも備えることを特徴とする。   According to a sixth aspect of the invention, there is provided an insulating substrate, a first gate electrode provided on the insulating substrate, and a first oxide semiconductor layer provided on the first gate electrode and having a first channel region. A thin film transistor substrate comprising: a thin film transistor; a second gate electrode provided on an insulating substrate; and a second thin film transistor provided on the second gate electrode and having a second oxide semiconductor layer having a second channel region. In the manufacturing method, the first metal film forming step of forming the first metal film on the insulating substrate, the first metal film is patterned by etching, the first gate electrode made of the first metal film, and the second A first gate electrode forming step for forming a first conductive layer constituting the gate electrode; and a second metal for forming a second metal film on the insulating substrate so as to cover the first gate electrode and the first conductive layer. Film formation And patterning the second metal film by etching to form a second conductive layer constituting the second gate electrode, which is constituted by the first conductive layer and the second conductive layer, the thickness of the first gate electrode being A second gate electrode forming step of forming a second gate electrode having a large thickness, an insulating layer forming step of forming an insulating layer on the insulating substrate so as to cover the first gate electrode and the second gate electrode, and an insulating layer A liquid oxide semiconductor material is applied onto the oxide semiconductor material, and the oxide semiconductor material is sintered. Thus, an oxide semiconductor layer forming step for forming an oxide semiconductor layer is formed, and the oxide semiconductor layer is patterned by etching. The first and second oxide semiconductor layer forming steps for forming the first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer having the second channel region having a thickness smaller than the thickness of the first channel region are reduced. Characterized in that it comprises also.

同構成によれば、厚みの異なる第1ゲート電極と第2ゲート電極とを形成した後、液状の酸化物半導体材料を使用して第1酸化物半導体層と第2酸化物半導体層とを形成することにより、第1チャネル領域と第2チャネル領域との厚みが異なる第1薄膜トランジスタと第2薄膜トランジスタとを形成することができる。従って、第1薄膜トランジスタと第2薄膜トランジスタの閾値電圧を異ならせることが可能になり、第1薄膜トランジスタと第2薄膜トランジスタの閾値電圧の差を十分に大きくすることが可能になる。その結果、簡単な方法で、閾値電圧の異なる第1薄膜トランジスタと第2薄膜トランジスタからなる薄膜トランジスタ(即ち、E/Dインバータ)を作製することができ、歩留まりの低下を抑制することが可能になる。   According to the configuration, after the first gate electrode and the second gate electrode having different thicknesses are formed, the first oxide semiconductor layer and the second oxide semiconductor layer are formed using the liquid oxide semiconductor material. Thus, the first thin film transistor and the second thin film transistor in which the first channel region and the second channel region have different thicknesses can be formed. Therefore, the threshold voltages of the first thin film transistor and the second thin film transistor can be made different, and the difference between the threshold voltages of the first thin film transistor and the second thin film transistor can be made sufficiently large. As a result, a thin film transistor (that is, an E / D inverter) including a first thin film transistor and a second thin film transistor having different threshold voltages can be manufactured by a simple method, and a reduction in yield can be suppressed.

また、第1金属膜と第2金属膜のエッチングによるパターニングにより、第1ゲート電極を形成した後、第2ゲート電極を形成して、厚みの異なる第1ゲート電極と第2ゲート電極とを形成することが可能になる。   In addition, after the first gate electrode is formed by patterning by etching the first metal film and the second metal film, the second gate electrode is formed, and the first gate electrode and the second gate electrode having different thicknesses are formed. It becomes possible to do.

請求項7に記載の発明は、請求項6に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法であって、酸化物半導体材料が、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)及び亜鉛(Zn)からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む金属酸化物材料からなることを特徴とする。   The invention according to claim 7 is the method of manufacturing a thin film transistor substrate according to claim 6, wherein the oxide semiconductor material is indium (In), gallium (Ga), aluminum (Al), copper (Cu) and It is characterized by comprising a metal oxide material containing at least one selected from the group consisting of zinc (Zn).

同構成によれば、これらの材料からなる酸化物半導体層は、アモルファスであっても移動度が高いため、スイッチング素子のオン抵抗を大きくすることができる。   According to the structure, the oxide semiconductor layer made of any of these materials has high mobility even if it is amorphous, so that the on-resistance of the switching element can be increased.

請求項8に記載の発明は、請求項7に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法であって、酸化物半導体材料が、In-Ga-Zn-O系の金属酸化物材料からなることを特徴とする。   The invention according to claim 8 is the method for manufacturing the thin film transistor substrate according to claim 7, wherein the oxide semiconductor material is made of an In—Ga—Zn—O-based metal oxide material. .

同構成によれば、第1及び第2薄膜トランジスタにおいて、高移動度、低オフ電流という良好な特性を得ることができる。   According to this configuration, good characteristics such as high mobility and low off-state current can be obtained in the first and second thin film transistors.

また、請求項9に記載の発明のように、第2酸化物半導体層形成工程の後、第1チャネル領域及び第2チャネル領域に、第1チャネル領域及び第2チャネル領域を保護するチャネル保護層を形成するチャネル保護層形成工程を更に備える構成としてもよい。   The channel protection layer for protecting the first channel region and the second channel region in the first channel region and the second channel region after the second oxide semiconductor layer forming step as in the invention according to claim 9. It is good also as a structure further provided with the channel protective layer formation process of forming.

本発明によれば、簡単な方法で、閾値電圧の異なる複数の薄膜トランジスタを形成することができ、薄膜トランジスタ基板の歩留まりの低下を抑制することができる。   According to the present invention, a plurality of thin film transistors having different threshold voltages can be formed by a simple method, and a reduction in yield of the thin film transistor substrate can be suppressed.

本発明の第1の実施形態に係る薄膜トランジスタの断面図である。1 is a cross-sectional view of a thin film transistor according to a first embodiment of the present invention. 本発明の第1の実施形態に係る薄膜トランジスタ基板の製造工程を断面で示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of the thin-film transistor substrate which concerns on the 1st Embodiment of this invention in a cross section. 本発明の第1の実施形態に係る薄膜トランジスタ基板の製造工程を断面で示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of the thin-film transistor substrate which concerns on the 1st Embodiment of this invention in a cross section. 本発明の第1の実施形態に係る薄膜トランジスタ基板の製造工程を断面で示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of the thin-film transistor substrate which concerns on the 1st Embodiment of this invention in a cross section. 本発明の第1の実施形態に係る薄膜トランジスタ基板の製造工程を断面で示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of the thin-film transistor substrate which concerns on the 1st Embodiment of this invention in a cross section. 本発明の第1の実施形態に係る薄膜トランジスタ基板の製造工程を断面で示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of the thin-film transistor substrate which concerns on the 1st Embodiment of this invention in a cross section. 本発明の第1の実施形態に係る薄膜トランジスタ基板の製造工程を断面で示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of the thin-film transistor substrate which concerns on the 1st Embodiment of this invention in a cross section. 本発明の第1の実施形態に係る薄膜トランジスタ基板の製造工程を断面で示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of the thin-film transistor substrate which concerns on the 1st Embodiment of this invention in a cross section. 本発明の第1の実施形態に係る薄膜トランジスタ基板の製造工程を断面で示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of the thin-film transistor substrate which concerns on the 1st Embodiment of this invention in a cross section. 本発明の第1の実施形態に係る薄膜トランジスタ基板の製造工程を断面で示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of the thin-film transistor substrate which concerns on the 1st Embodiment of this invention in a cross section. 本発明の第1の実施形態に係る薄膜トランジスタ基板の製造工程を断面で示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of the thin-film transistor substrate which concerns on the 1st Embodiment of this invention in a cross section. 本発明の第1の実施形態に係る薄膜トランジスタ基板の製造工程を断面で示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of the thin-film transistor substrate which concerns on the 1st Embodiment of this invention in a cross section. 本発明の第2の実施形態に係る薄膜トランジスタ基板の製造工程を断面で示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of the thin-film transistor substrate which concerns on the 2nd Embodiment of this invention in a cross section. 本発明の第2の実施形態に係る薄膜トランジスタ基板の製造工程を断面で示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of the thin-film transistor substrate which concerns on the 2nd Embodiment of this invention in a cross section. 本発明の第2の実施形態に係る薄膜トランジスタ基板の製造工程を断面で示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of the thin-film transistor substrate which concerns on the 2nd Embodiment of this invention in a cross section. 本発明の第2の実施形態に係る薄膜トランジスタ基板の製造工程を断面で示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of the thin-film transistor substrate which concerns on the 2nd Embodiment of this invention in a cross section. 本発明の第2の実施形態に係る薄膜トランジスタ基板の製造工程を断面で示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of the thin-film transistor substrate which concerns on the 2nd Embodiment of this invention in a cross section. 本発明の第2の実施形態に係る薄膜トランジスタ基板の製造工程を断面で示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of the thin-film transistor substrate which concerns on the 2nd Embodiment of this invention in a cross section. 本発明の第2の実施形態に係る薄膜トランジスタ基板の製造工程を断面で示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of the thin-film transistor substrate which concerns on the 2nd Embodiment of this invention in a cross section.

以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。尚、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. The present invention is not limited to the following embodiment.

(第1の実施形態)
図1は、本発明の第1の実施形態に係る薄膜トランジスタの断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a cross-sectional view of a thin film transistor according to a first embodiment of the present invention.

図1に示すように、薄膜トランジスタ基板1は、薄膜トランジスタ5を備えており、この薄膜トランジスタ5は、絶縁基板20上に形成された第1薄膜トランジスタ5a及び第2薄膜トランジスタ5bとにより構成されている。   As shown in FIG. 1, the thin film transistor substrate 1 includes a thin film transistor 5, and the thin film transistor 5 includes a first thin film transistor 5 a and a second thin film transistor 5 b formed on an insulating substrate 20.

この薄膜トランジスタ5は、例えば、液晶表示装置に設けられたゲートドライバやソースドライバ等の駆動回路の能動素子として機能するものである。   The thin film transistor 5 functions as an active element of a driving circuit such as a gate driver or a source driver provided in the liquid crystal display device, for example.

また、薄膜トランジスタ基板1は、図1に示すように、第1薄膜トランジスタ5a、及び第2の薄膜トランジスタ5bを覆うように設けられ、チャネル保護層として機能する層間絶縁層17と、層間絶縁層17を覆うように設けられた平坦化膜18とを備えている。   As shown in FIG. 1, the thin film transistor substrate 1 is provided so as to cover the first thin film transistor 5a and the second thin film transistor 5b, and covers the interlayer insulating layer 17 that functions as a channel protective layer and the interlayer insulating layer 17. And a planarizing film 18 provided as described above.

第1薄膜トランジスタ5aは、ボトムゲート構造を有しており、図1に示すように、絶縁基板20上に設けられた第1ゲート電極11と、第1ゲート電極11を覆うように設けられたゲート絶縁層12と、ゲート絶縁層12上で第1ゲート電極11に重なるように島状に設けられた第1チャネル領域Caを有する第1酸化物半導体層13aと、第1酸化物半導体層13a上において、第1ゲート電極11に重なるとともに第1チャネル領域Caを挟んで互いに対峙するように設けられたソース電極15及びドレイン電極16とを備えている。   The first thin film transistor 5a has a bottom gate structure, and as shown in FIG. 1, a first gate electrode 11 provided on the insulating substrate 20 and a gate provided so as to cover the first gate electrode 11. An insulating layer 12, a first oxide semiconductor layer 13a having a first channel region Ca provided in an island shape so as to overlap the first gate electrode 11 on the gate insulating layer 12, and the first oxide semiconductor layer 13a The source electrode 15 and the drain electrode 16 are provided so as to overlap the first gate electrode 11 and to face each other across the first channel region Ca.

また、同様に、第2薄膜トランジスタ5bは、ボトムゲート構造を有しており、図1に示すように、絶縁基板20上に設けられた第2ゲート電極10と、第2ゲート電極10を覆うように設けられたゲート絶縁層12と、ゲート絶縁層12上で第2ゲート電極10に重なるように島状に設けられた第2チャネル領域Cbを有する第2酸化物半導体層13bと、第2酸化物半導体層13b上に第2ゲート電極10に重なるとともに第2チャネル領域Cbを挟んで互いに対峙するように設けられたソース電極15及びドレイン電極16とを備えている。   Similarly, the second thin film transistor 5b has a bottom gate structure, and covers the second gate electrode 10 provided on the insulating substrate 20 and the second gate electrode 10 as shown in FIG. A second oxide semiconductor layer 13b having a second channel region Cb provided in an island shape so as to overlap the second gate electrode 10 on the gate insulating layer 12, and a second oxide semiconductor layer 13b. A source electrode 15 and a drain electrode 16 are provided on the physical semiconductor layer 13b so as to overlap the second gate electrode 10 and to face each other across the second channel region Cb.

第1及び第2の酸化物半導体層13a,13bは、例えば、IGZO(In-Ga-Zn-O)系の酸化物半導体膜により形成されている。   The first and second oxide semiconductor layers 13a and 13b are formed of, for example, an IGZO (In—Ga—Zn—O) -based oxide semiconductor film.

また、図1に示すように、第2ゲート電極10は、第1導電層10a及び第2導電層10bの積層膜により構成されている。   As shown in FIG. 1, the second gate electrode 10 is composed of a laminated film of a first conductive layer 10a and a second conductive layer 10b.

次に、本実施形態の薄膜トランジスタ基板1の製造方法の一例について図を用いて説明する。図2〜図12は、本発明の第1の実施形態に係る薄膜トランジスタ基板の製造工程を断面で示す説明図である。   Next, an example of a method for manufacturing the thin film transistor substrate 1 of the present embodiment will be described with reference to the drawings. 2 to 12 are explanatory views showing in cross section the manufacturing process of the thin film transistor substrate according to the first embodiment of the present invention.

<金属膜形成工程>
まず、図2に示すように、ガラス基板、シリコン基板、耐熱性を有するプラスチック基板などの絶縁基板20の基板全体に、スパッタリング法により、例えば、厚さ300nmの第1金属膜であるアルミニウム膜21を形成し、次いで、アルミニウム膜21上に、厚さ100nmの第2金属膜であるチタン膜22を順に成膜して積層する。
<Metal film formation process>
First, as shown in FIG. 2, for example, an aluminum film 21 that is a first metal film having a thickness of 300 nm is formed on the entire substrate of the insulating substrate 20 such as a glass substrate, a silicon substrate, or a heat-resistant plastic substrate by a sputtering method. Next, a titanium film 22 as a second metal film having a thickness of 100 nm is sequentially formed and laminated on the aluminum film 21.

<感光性樹脂形成工程>
次いで、図2に示すように、絶縁基板20上に、アルミニウム膜21及びチタン膜22を覆うように、スピンコート法により、例えば、ポジ型(露光された部分が現像処理により溶解して除去される型)の感光性樹脂(例えば、アクリル系の感光性樹脂)23を厚さ1.5μm程度に塗布して設ける。
<Photosensitive resin formation process>
Next, as shown in FIG. 2, for example, a positive type (exposed portion is dissolved and removed by development processing by spin coating so as to cover the aluminum film 21 and the titanium film 22 on the insulating substrate 20. A photosensitive resin (for example, acrylic photosensitive resin) 23 is applied to a thickness of about 1.5 μm.

<露光・レジスト形成工程>
次いで、フォトマスク(不図示)を用いて感光性樹脂23に対して露光処理を行い、露光処理が行われた感光性樹脂23に対して現像処理を行うことにより、図3に示すように、レジスト24を形成する。
<Exposure / resist formation process>
Next, an exposure process is performed on the photosensitive resin 23 using a photomask (not shown), and a development process is performed on the photosensitive resin 23 on which the exposure process has been performed. A resist 24 is formed.

<第2ゲート電極形成工程>
次に、レジスト24をマスクとして、所定のエッチングガス(例えば、BClガスにCLを添加した混合ガス)を使用したドライエッチングを行うことにより、アルミニウム膜21及びチタン膜22をパターニングして、図4に示すように、アルミニウム膜21からなる第1導電層10aとチタン膜22からなる第2導電層10bとにより構成される第2ゲート電極10と、第1金属膜であるアルミニウム膜21上に第2金属膜であるチタン膜22が積層された積層膜25を形成する。
<Second gate electrode formation step>
Next, the aluminum film 21 and the titanium film 22 are patterned by performing dry etching using a predetermined etching gas (for example, a mixed gas in which CL 2 is added to BCl 3 gas) using the resist 24 as a mask. As shown in FIG. 4, on the second gate electrode 10 constituted by the first conductive layer 10a made of the aluminum film 21 and the second conductive layer 10b made of the titanium film 22, and on the aluminum film 21 which is the first metal film. A laminated film 25 in which a titanium film 22 as a second metal film is laminated is formed.

<感光性樹脂形成工程>
次いで、レジスト24を剥離液等で除去した後、図5に示すように、絶縁基板20上に、第2ゲート電極10及び積層膜25を覆うように、スピンコート法により、例えば、ポジ型の感光性樹脂(例えば、アクリル系の感光性樹脂)26を厚さ1.5μm程度に塗布して設ける。
<Photosensitive resin formation process>
Next, after removing the resist 24 with a stripping solution or the like, as shown in FIG. 5, for example, a positive type is formed by spin coating so as to cover the second gate electrode 10 and the laminated film 25 on the insulating substrate 20. A photosensitive resin (for example, acrylic photosensitive resin) 26 is applied to a thickness of about 1.5 μm.

<露光・レジスト形成工程>
次いで、フォトマスク(不図示)を用いて感光性樹脂26に対して露光処理を行い、露光処理が行われた感光性樹脂26に対して現像処理を行うことにより、図6に示すように、レジスト27を形成する。この際、レジスト27は、絶縁基板20上に、第2ゲート電極10を覆うように形成される。
<Exposure / resist formation process>
Next, an exposure process is performed on the photosensitive resin 26 using a photomask (not shown), and a development process is performed on the photosensitive resin 26 on which the exposure process has been performed, as shown in FIG. A resist 27 is formed. At this time, the resist 27 is formed on the insulating substrate 20 so as to cover the second gate electrode 10.

<第1ゲート電極形成工程>
次いで、レジスト27をマスクとして、所定のエッチングガス(例えば、CFガス)を使用したドライエッチングを行うことにより、積層膜25におけるチタン膜22を除去して、図7に示すように、アルミニウム膜21により構成され、第2ゲート電極10の厚みよりも小さい厚みを有する第1ゲート電極11を形成する。
<First gate electrode formation step>
Next, by performing dry etching using a predetermined etching gas (for example, CF 4 gas) using the resist 27 as a mask, the titanium film 22 in the laminated film 25 is removed, and as shown in FIG. The first gate electrode 11 having a thickness smaller than that of the second gate electrode 10 is formed.

ここで、エッチングガスとして、CFガスを使用すると、CFガスにおけるフッ素とアルミニウムが反応して、アルミニウム膜21の表面にフッ化アルミニウム(AlF)が形成されるため、積層膜25において、アルミニウム膜21はエッチングされず、チタン膜25のみがエッチングされることになる。 Here, when CF 4 gas is used as the etching gas, fluorine in the CF 4 gas reacts with aluminum to form aluminum fluoride (AlF 3 ) on the surface of the aluminum film 21. The aluminum film 21 is not etched, and only the titanium film 25 is etched.

即ち、アルミニウム膜21のエッチングレートをE、チタン膜のエッチングレートをEとした場合に、E<Eなる関係が成立する構成としている。 That is, when the etching rate of the aluminum film 21 is E 1 and the etching rate of the titanium film is E 2 , the relationship of E 1 <E 2 is established.

このように、本実施形態においては、積層膜25をエッチングレートの異なるアルミニウム膜21とチタン膜22とにより構成することにより、厚みの異なる(即ち、図7に示すように、第1ゲート電極11の厚みをT、第2ゲート電極10の厚みをTとした場合に、T>Tの関係が成立する)第1ゲート電極11と第2ゲート電極10とを作製することが可能になる。 Thus, in the present embodiment, the laminated film 25 is composed of the aluminum film 21 and the titanium film 22 having different etching rates, so that the thicknesses are different (that is, as shown in FIG. 7, the first gate electrode 11 T 1 the thickness of the case where the thickness of the second gate electrode 10 and T 2, T 2> T 1 relationship is established) can be produced with the first gate electrode 11 and the second gate electrode 10 become.

なお、第1ゲート電極11の厚みTと第2ゲート電極10の厚みTとの差を十分に形成するとの観点から、アルミニウム膜21に対するチタン膜22のエッチング選択比(チタン膜22のエッチングレートE/アルミニウム膜21のエッチングレートE)が、50以上であることが好ましい。 In view of the difference between the thickness T 2 of the thickness T 1 and the second gate electrode 10 of the first gate electrode 11 is sufficiently formed, the etching selectivity ratio of the titanium film 22 to aluminum layer 21 (etching of a titanium film 22 The etching rate E 1 ) of the rate E 2 / aluminum film 21 is preferably 50 or more.

<ゲート絶縁層形成工程>
次いで、第2レジスト27を剥離液等で除去した後、第1ゲート電極11及び第2ゲート電極10が形成された基板全体に、CVD法により、例えば、窒化シリコン膜(厚さ200nm〜500nm程度)を成膜して、図8に示すように、絶縁基板20上に、第1ゲート電極11及び第2ゲート電極10を覆うようにゲート絶縁層12を形成する。
<Gate insulation layer formation process>
Next, after removing the second resist 27 with a stripping solution or the like, for example, a silicon nitride film (thickness of about 200 nm to 500 nm) is formed on the entire substrate on which the first gate electrode 11 and the second gate electrode 10 are formed by CVD. As shown in FIG. 8, a gate insulating layer 12 is formed on the insulating substrate 20 so as to cover the first gate electrode 11 and the second gate electrode 10.

なお、ゲート絶縁層12を2層の積層構造で形成する構成としても良い。この場合、上述の窒化シリコン膜(SiNx)以外に、例えば、酸化シリコン膜(SiOx)、酸化窒化シリコン膜(SiOxNy、x>y)、窒化酸化シリコン膜(SiNxOy、x>y)等を使用することができる。   Note that the gate insulating layer 12 may have a two-layer structure. In this case, for example, a silicon oxide film (SiOx), a silicon oxynitride film (SiOxNy, x> y), a silicon nitride oxide film (SiNxOy, x> y), or the like is used in addition to the above-described silicon nitride film (SiNx). be able to.

また、絶縁基板20からの不純物等の拡散防止の観点から、下層側のゲート絶縁層として、窒化シリコン膜、または窒化酸化シリコン膜を使用するとともに、上層側のゲート絶縁層として、酸化シリコン膜、または酸化窒化シリコン膜を使用する構成とすることが好ましい。   Further, from the viewpoint of preventing diffusion of impurities and the like from the insulating substrate 20, a silicon nitride film or a silicon nitride oxide film is used as a lower gate insulating layer, and a silicon oxide film as an upper gate insulating layer, Alternatively, a structure using a silicon oxynitride film is preferable.

例えば、下層側のゲート絶縁層として、SiHとNHとを反応ガスとして膜厚100nmから200nmの窒化シリコン膜を形成するとともに、上層側のゲート絶縁層として、NO、SiHを反応ガスとして膜厚50nmから100nmの酸化シリコン膜を形成することができる。 For example, a silicon nitride film having a thickness of 100 to 200 nm is formed as a lower gate insulating layer using SiH 4 and NH 3 as reaction gases, and N 2 O and SiH 4 are reacted as an upper gate insulating layer. A silicon oxide film with a thickness of 50 nm to 100 nm can be formed as a gas.

また、低い成膜温度により、ゲートリーク電流の少ない緻密なゲート絶縁層12を形成するとの観点から、アルゴンガス等の希ガスを反応ガス中に含有させて絶縁層中に混入させることが好ましい。   Further, from the viewpoint of forming a dense gate insulating layer 12 with a small gate leakage current at a low film formation temperature, it is preferable that a rare gas such as argon gas is included in the reaction gas and mixed into the insulating layer.

<酸化物半導体層形成工程>
次いで、液状の酸化物半導体材料28を、例えば、スピンコート法やスリットコート法により、ゲート絶縁層12上に、例えば、2μmの厚みで塗布する。
<Oxide semiconductor layer formation process>
Next, the liquid oxide semiconductor material 28 is applied to the gate insulating layer 12 with a thickness of, for example, 2 μm by, for example, spin coating or slit coating.

ここで、液状の酸化物半導体材料28としては、例えば、有機金属化合物(例えば、酸化亜鉛、酸化インジウム、酸化ガリウム)と有機溶媒(例えば、2−メトキシエタノール)とにより構成された液状のIn-Ga-Zn-O系の金属酸化物材料を使用することができる。   Here, as the liquid oxide semiconductor material 28, for example, a liquid In— composed of an organic metal compound (for example, zinc oxide, indium oxide, gallium oxide) and an organic solvent (for example, 2-methoxyethanol) is used. A Ga—Zn—O-based metal oxide material can be used.

また、酸化物半導体材料28は液状であるため、図9に示すように、酸化物半導体材料28の表面28aは平坦になり、第1ゲート電極11上における酸化物半導体材料28の厚みをT、第2ゲート電極10上における酸化物半導体材料28の厚みをTとした場合に、T>Tの関係が成立することになる。また、酸化物半導体材料28の厚みの差(T−T)は、第1ゲート電極11と第2ゲート電極との厚みの差(T−T)と略同一となる。 Further, since the oxide semiconductor material 28 is in a liquid state, the surface 28a of the oxide semiconductor material 28 becomes flat as shown in FIG. 9, and the thickness of the oxide semiconductor material 28 on the first gate electrode 11 is T 3. becomes the thickness of the oxide semiconductor material 28 in the second gate electrode on 10 when the T 4, that the relationship of T 3> T 4 is satisfied. Further, the difference in thickness (T 3 −T 4 ) of the oxide semiconductor material 28 is substantially the same as the difference in thickness (T 2 −T 1 ) between the first gate electrode 11 and the second gate electrode.

次いで、酸化物半導体材料28に対して、所定の条件(例えば、350℃で40分)で焼成処理を行い、液状の酸化物半導体材料28を焼結させることにより、酸化物半導体材料28の厚み(即ち、厚みT,T)を縮小させ、図10に示すように、酸化物半導体層29を形成する。 Next, the oxide semiconductor material 28 is baked under predetermined conditions (for example, at 350 ° C. for 40 minutes), and the liquid oxide semiconductor material 28 is sintered, whereby the thickness of the oxide semiconductor material 28 is increased. (That is, the thicknesses T 3 and T 4 ) are reduced to form the oxide semiconductor layer 29 as shown in FIG.

なお、第1ゲート電極11上における酸化物半導体層29の厚みをT、第2ゲート電極10上における酸化物半導体層29の厚みをTとした場合に、T>Tの関係が成立する(例えば、厚みTが80nm、厚みTが50nm)。 The thickness of T 5 of the oxide semiconductor layer 29 on the first gate electrode 11, when the thickness of the oxide semiconductor layer 29 in the second gate electrode on the 10 was T 6, the relationship of T 5> T 6 established (for example, the thickness T 5 is 80 nm, the thickness T 6 is 50 nm).

<第1及び第2酸化物半導体層形成工程>
次いで、酸化物半導体層29が形成された基板全体に、スパッタリング法により、例えば、チタン膜(厚さ30nm〜150nm)及びアルミニウム膜(厚さ50nm〜400nm程度)などを順に成膜した後に、そのアルミニウム膜に対してフォトリソグラフィ及びウエットエッチングを行うとともに、そのチタン膜に対してドライエッチング(例えば、プラズマエッチング)、並びにレジストの剥離洗浄を行うことにより、図11に示すように、ソース電極15、及びドレイン電極16を形成する。
<First and second oxide semiconductor layer forming step>
Next, after, for example, a titanium film (thickness: 30 nm to 150 nm) and an aluminum film (thickness: about 50 nm to 400 nm) are sequentially formed on the entire substrate on which the oxide semiconductor layer 29 has been formed by sputtering, By performing photolithography and wet etching on the aluminum film, and performing dry etching (for example, plasma etching) on the titanium film and removing and cleaning the resist, as shown in FIG. And the drain electrode 16 is formed.

この際、図11に示すように、図10に示す酸化物半導体層29に対してもエッチング処理が施され、酸化物半導体層29がエッチングによりパターニングされて、第1ゲート電極11上に第1酸化物半導体層13aが形成されるとともに、第2ゲート電極10上に第2酸化物半導体層13bが形成される。   At this time, as shown in FIG. 11, the oxide semiconductor layer 29 shown in FIG. 10 is also etched, and the oxide semiconductor layer 29 is patterned by etching, so that the first gate electrode 11 is covered with the first The oxide semiconductor layer 13 a is formed, and the second oxide semiconductor layer 13 b is formed on the second gate electrode 10.

また、図11に示すように、上述のエッチングにより、第1酸化物半導体層13aの第1チャネル領域Caが露出し、第1薄膜トランジスタ5aにおいて、ソース電極15及びドレイン電極16は、第1チャネル領域Caを挟んで互いに対峙するように設けられる。   As shown in FIG. 11, the first channel region Ca of the first oxide semiconductor layer 13a is exposed by the above-described etching, and in the first thin film transistor 5a, the source electrode 15 and the drain electrode 16 are formed in the first channel region. It is provided so that it may mutually oppose on both sides of Ca.

また、同様に、図11に示すように、上述のエッチングにより、第2酸化物半導体層13bの第2チャネル領域Cbが露出し、第2薄膜トランジスタ5bにおいて、ソース電極15及びドレイン電極16は、第1チャネル領域Cbを挟んで互いに対峙するように設けられる。   Similarly, as shown in FIG. 11, the above-described etching exposes the second channel region Cb of the second oxide semiconductor layer 13b. In the second thin film transistor 5b, the source electrode 15 and the drain electrode 16 are 1 channel region Cb is provided so as to face each other.

以上のようにして、厚みTの第1チャネル領域Caを有する第1酸化物半導体層13aと、第1チャネル領域Caの厚みTより小さい厚みTを有する第2チャネル領域Cbを有する第2酸化物半導体層13bが形成され、第1酸化物半導体層13aを備える第1薄膜トランジスタ5aと、第2酸化物半導体層13bを備える第2薄膜トランジスタ5bが作製される。 As described above, the first having a first oxide semiconductor layer 13a having a first channel region Ca of thickness T 5, the second channel region Cb with a thickness T 5 less than the thickness T 6 of the first channel region Ca The second oxide semiconductor layer 13b is formed, and the first thin film transistor 5a including the first oxide semiconductor layer 13a and the second thin film transistor 5b including the second oxide semiconductor layer 13b are manufactured.

このように、本実施形態においては、厚みの異なる第1ゲート電極11と第2ゲート電極10とを形成した後、液状の酸化物半導体材料28を使用して第1酸化物半導体層13aと第2酸化物半導体層13bとを形成することにより、第1チャネル領域Caと第2チャネル領域Cbの厚みが異なる第1薄膜トランジスタ5aと第2薄膜トランジスタとを作製する構成としている。   Thus, in this embodiment, after forming the first gate electrode 11 and the second gate electrode 10 having different thicknesses, the first oxide semiconductor layer 13a and the first gate electrode 10 are formed using the liquid oxide semiconductor material 28. By forming the two oxide semiconductor layer 13b, the first thin film transistor 5a and the second thin film transistor having different thicknesses of the first channel region Ca and the second channel region Cb are manufactured.

なお、上記従来技術においては、例えば、ドライエッチングとして、プラズマによりガスをイオン化・ラジカル化してエッチングするプラズマエッチングを行った場合、プラズマのダメージによりアモルファスIGZO膜の抵抗が低下してしまい、結果として、チャネル層が導体化して、歩留まりが低下するという問題があった。   In the prior art, for example, when dry etching is performed by plasma etching in which gas is ionized and radicalized by plasma, the resistance of the amorphous IGZO film is reduced due to plasma damage. There is a problem that the channel layer becomes a conductor and the yield decreases.

一方、本実施形態においては、図10に示す酸化物半導体層29に対してエッチング処理を施すことにより、酸化物半導体層29をエッチングによりパターニングする際に、酸化物半導体層29上を一般的なレジストで覆った状態で、プラズマエッチングを行うことにより、上記従来技術と異なり、第1酸化物半導体層13a及び第2酸化物半導体層13bを構成する酸化物半導体層29に対するプラズマのダメージを防止することができる。   On the other hand, in this embodiment, when the oxide semiconductor layer 29 is patterned by etching by performing an etching process on the oxide semiconductor layer 29 illustrated in FIG. By performing plasma etching in a state of being covered with a resist, unlike the conventional technique, plasma damage to the oxide semiconductor layer 29 constituting the first oxide semiconductor layer 13a and the second oxide semiconductor layer 13b is prevented. be able to.

また、本実施形態では、ソース電極15及びドレイン電極16を構成する金属膜として、積層構造のチタン膜及びアルミニウム膜を例示したが、例えば、銅膜、タングステン膜、タンタル膜、クロム膜等の金属膜、または、これらの合金膜や金属窒化物による膜によりソース電極15及びドレイン電極16を形成する構成としても良い。   In the present embodiment, as the metal film constituting the source electrode 15 and the drain electrode 16, a titanium film and an aluminum film having a laminated structure are exemplified. However, for example, a metal such as a copper film, a tungsten film, a tantalum film, or a chromium film is used. The source electrode 15 and the drain electrode 16 may be formed by a film or a film made of an alloy film or a metal nitride thereof.

また、エッチング加工としては、上述のドライエッチングまたはウェットエッチングのどちらを使用しても良いが、大面積基板を処理する場合は、ドライエッチングを使用する方が好ましい。   As the etching process, either dry etching or wet etching described above may be used. However, when processing a large area substrate, it is preferable to use dry etching.

エッチングガスとしては、CF、NF、SF、CHF等のフッ素系ガス、Cl、BCl、SiCl、CCl等の塩素系ガス、酸素ガス等を使用することができ、ヘリウムやアルゴン等の不活性ガスを添加する構成としても良い。 As an etching gas, a fluorine-based gas such as CF 4 , NF 3 , SF 6 , or CHF 3 , a chlorine-based gas such as Cl 2 , BCl 3 , SiCl 4 , or CCl 4 , an oxygen gas, or the like can be used. Alternatively, an inert gas such as argon may be added.

<チャネル保護層形成工程>
次いで、ソース電極15及びドレイン電極16が形成された(即ち、第1薄膜トランジスタ5a、及び第2薄膜トランジスタ5bが形成された)基板の全体に、プラズマCVD法により、例えば、窒化シリコン膜、酸化シリコン膜、窒化酸化シリコン膜などを成膜し、図12に示すように、第1薄膜トランジスタ5a、及び第2薄膜トランジスタ5bを覆う層間絶縁層17を厚さ200〜300nm程度に形成する。
<Channel protective layer formation process>
Next, for example, a silicon nitride film or a silicon oxide film is formed on the entire substrate on which the source electrode 15 and the drain electrode 16 are formed (that is, the first thin film transistor 5a and the second thin film transistor 5b are formed) by a plasma CVD method. Then, a silicon nitride oxide film or the like is formed, and as shown in FIG. 12, an interlayer insulating layer 17 covering the first thin film transistor 5a and the second thin film transistor 5b is formed to a thickness of about 200 to 300 nm.

この際、第1チャネル領域Ca及び第2チャネル領域Cbに、第1チャネル領域Ca及び第2チャネル領域Cbを保護するように層間絶縁層17が形成される。   At this time, the interlayer insulating layer 17 is formed in the first channel region Ca and the second channel region Cb so as to protect the first channel region Ca and the second channel region Cb.

なお、本実施形態においては、層間絶縁層17として、例えば、TEOS(Tetra Ethyl Ortho Silicate)を原料ガスとして使用して、例えば、プラズマCVD法により、膜厚200nm〜300nmの酸化シリコン膜を形成することができる。   In the present embodiment, as the interlayer insulating layer 17, a silicon oxide film having a thickness of 200 nm to 300 nm is formed by, for example, plasma CVD using TEOS (Tetra Ethyl Ortho Silicate) as a source gas. be able to.

<平坦化膜形成工程>
次いで、層間絶縁層17が形成された基板の全体に、スピンコート法又はスリットコート法により、感光性のアクリル樹脂等からなる有機絶縁膜を厚さ1.0μm〜3.0μm程度に塗布することにより、層間絶縁層17の表面上に平坦化膜18を形成し、図1に示す薄膜トランジスタ基板1が製造される。
<Planarization film formation process>
Next, an organic insulating film made of a photosensitive acrylic resin or the like is applied to a thickness of about 1.0 μm to 3.0 μm by spin coating or slit coating on the entire substrate on which the interlayer insulating layer 17 is formed. Thus, the planarizing film 18 is formed on the surface of the interlayer insulating layer 17, and the thin film transistor substrate 1 shown in FIG. 1 is manufactured.

以上に説明した本実施形態によれば、以下の効果を得ることができる。   According to the present embodiment described above, the following effects can be obtained.

(1)本実施形態においては、厚みの異なる第1ゲート電極11と第2ゲート電極10とを形成した後、液状の酸化物半導体材料28を使用して第1酸化物半導体層13aと第2酸化物半導体層13bとを形成することにより、第1チャネル領域Caと第2チャネル領域Cbとの厚みが異なる第1薄膜トランジスタ5aと第2薄膜トランジスタとを作製する構成としている。従って、第1薄膜トランジスタ5aと第2薄膜トランジスタ5bの閾値電圧を異ならせることが可能になり、第1及び第2薄膜トランジスタ5a,5bの閾値電圧の差を十分に大きくすることが可能になる。その結果、簡単な方法で、閾値電圧の異なる第1薄膜トランジスタ5aと第2薄膜トランジスタ5bからなる薄膜トランジスタ(即ち、E/Dインバータ)を作製することができ、歩留まりの低下を抑制することが可能になる。   (1) In the present embodiment, after the first gate electrode 11 and the second gate electrode 10 having different thicknesses are formed, the first oxide semiconductor layer 13 a and the second gate electrode 10 are formed using the liquid oxide semiconductor material 28. By forming the oxide semiconductor layer 13b, the first thin film transistor 5a and the second thin film transistor in which the first channel region Ca and the second channel region Cb have different thicknesses are manufactured. Accordingly, the threshold voltages of the first thin film transistor 5a and the second thin film transistor 5b can be made different, and the difference between the threshold voltages of the first and second thin film transistors 5a and 5b can be made sufficiently large. As a result, a thin film transistor (that is, an E / D inverter) including the first thin film transistor 5a and the second thin film transistor 5b having different threshold voltages can be manufactured by a simple method, and a reduction in yield can be suppressed. .

(2)本実施形態においては、アルミニウム膜21のエッチングレートEと、チタン膜22のエッチングレートEの間に、E<Eなる関係が成立する構成としている。従って、積層膜25をエッチングレートの異なるアルミニウム膜21とチタン膜22とにより構成することができるため、厚みの異なる第1ゲート電極11と第2ゲート電極10とを容易に形成することが可能になる。 (2) In this embodiment, the etching rate E 1 of the aluminum film 21, during the etching rate E 2 of the titanium film 22 has a configuration in which E 1 <E 2 the relationship is established. Therefore, since the laminated film 25 can be composed of the aluminum film 21 and the titanium film 22 having different etching rates, the first gate electrode 11 and the second gate electrode 10 having different thicknesses can be easily formed. Become.

(3)本実施形態においては、酸化物半導体材料として、In-Ga-Zn-O系の金属酸化物材料を使用する構成としている。従って、第1及び第2薄膜トランジスタ5a,5bにおいて、高移動度、低オフ電流という良好な特性を得ることができる。   (3) In this embodiment, an In—Ga—Zn—O-based metal oxide material is used as the oxide semiconductor material. Therefore, good characteristics such as high mobility and low off-state current can be obtained in the first and second thin film transistors 5a and 5b.

(第2の実施形態)
次に、本発明の第2の実施形態について説明する。なお、本実施形態においては、上記第1の実施形態と同様の構成部分については同一の符号を付してその説明を省略する。また、薄膜トランジスタ基板の全体構成については、上述の第1の実施形態において説明したものと同様であるため、ここでは詳しい説明を省略する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the same components as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted. The overall configuration of the thin film transistor substrate is the same as that described in the first embodiment, and a detailed description thereof is omitted here.

本実施形態においては、第1ゲート電極11及び第2ゲート電極10の製造工程に特徴がある。以下、本実施形態の薄膜トランジスタ基板の製造方法の一例について図を用いて説明する。図13〜図19は、本発明の第2の実施形態に係る薄膜トランジスタ基板の製造工程を断面で示す説明図である。   This embodiment is characterized in the manufacturing process of the first gate electrode 11 and the second gate electrode 10. Hereinafter, an example of a method for manufacturing the thin film transistor substrate of the present embodiment will be described with reference to the drawings. 13 to 19 are explanatory views showing, in cross section, the manufacturing process of the thin film transistor substrate according to the second embodiment of the present invention.

<第1金属膜形成工程>
まず、図13に示すように、ガラス基板、シリコン基板、耐熱性を有するプラスチック基板などの絶縁基板20の基板上に、スパッタリング法により、例えば、厚さ300nmの第1金属膜であるアルミニウム膜21を形成する。
<First metal film forming step>
First, as shown in FIG. 13, an aluminum film 21 which is a first metal film having a thickness of, for example, 300 nm is formed on a substrate of an insulating substrate 20 such as a glass substrate, a silicon substrate, or a heat-resistant plastic substrate by a sputtering method. Form.

<感光性樹脂形成工程>
次いで、図13に示すように、絶縁基板20上に、アルミニウム膜21を覆うように、スピンコート法により、例えば、ポジ型の感光性樹脂(例えば、アクリル系の感光性樹脂)30を厚さ1.5μm程度に塗布して設ける。
<Photosensitive resin formation process>
Next, as shown in FIG. 13, for example, a positive photosensitive resin (for example, an acrylic photosensitive resin) 30 is formed on the insulating substrate 20 by spin coating so as to cover the aluminum film 21. It is applied to a thickness of about 1.5 μm.

<露光・レジスト形成工程>
次いで、フォトマスク(不図示)を用いて感光性樹脂30に対して露光処理を行い、露光処理が行われた感光性樹脂30に対して現像処理を行うことにより、図14に示すように、レジスト31を形成する。
<Exposure / resist formation process>
Next, an exposure process is performed on the photosensitive resin 30 using a photomask (not shown), and a development process is performed on the photosensitive resin 30 that has been subjected to the exposure process, as shown in FIG. A resist 31 is formed.

<第1ゲート電極形成工程>
次に、レジスト31をマスクとして、所定のエッチングガス(例えば、Cl)を使用したドライエッチングを行うことにより、アルミニウム膜21をパターニングして、図15に示すように、アルミニウム膜からなる第1ゲート電極11を形成するとともに、第2ゲート電極を構成する第1導電層10aを形成する。
<First gate electrode formation step>
Next, the aluminum film 21 is patterned by performing dry etching using a predetermined etching gas (for example, Cl 2 ) using the resist 31 as a mask, and as shown in FIG. 15, the first film made of an aluminum film is formed. The gate electrode 11 is formed, and the first conductive layer 10a constituting the second gate electrode is formed.

<第2金属膜形成工程>
次に、レジスト31を剥離液等で除去した後、図16に示すように、絶縁基板20上に、第1ゲート電極11及び第1導電層10aを覆うように、スパッタリング法により、例えば、厚さ100nmのチタン膜22を形成する。
<Second metal film forming step>
Next, after removing the resist 31 with a stripping solution or the like, as shown in FIG. 16, for example, by a sputtering method so as to cover the first gate electrode 11 and the first conductive layer 10 a on the insulating substrate 20, the thickness is increased. A 100 nm thick titanium film 22 is formed.

<感光性樹脂形成工程>
次いで、図17に示すように、絶縁基板20上に、チタン膜22を覆うように、スピンコート法により、例えば、ポジ型の感光性樹脂(例えば、アクリル系の感光性樹脂)32を厚さ1.5μm程度に塗布して設ける。
<Photosensitive resin formation process>
Next, as shown in FIG. 17, for example, a positive photosensitive resin (for example, acrylic photosensitive resin) 32 is formed on the insulating substrate 20 by spin coating so as to cover the titanium film 22. It is applied to a thickness of about 1.5 μm.

<露光・レジスト形成工程>
次いで、フォトマスク(不図示)を用いて感光性樹脂32に対して露光処理を行い、露光処理が行われた感光性樹脂32に対して現像処理を行うことにより、図18に示すように、レジスト33を形成する。この際、レジスト33は、チタン膜22上において、第1導電層10aを覆うように形成される。
<Exposure / resist formation process>
Next, an exposure process is performed on the photosensitive resin 32 using a photomask (not shown), and a development process is performed on the photosensitive resin 32 that has been subjected to the exposure process, as shown in FIG. A resist 33 is formed. At this time, the resist 33 is formed on the titanium film 22 so as to cover the first conductive layer 10a.

<第2ゲート電極形成工程>
次いで、レジスト33をマスクとして、所定のエッチングガス(例えば、CF)を使用したドライエッチングを行うことにより、チタン膜22をパターニングして、図19に示すように、第2ゲート電極10を構成する第2導電層10bを形成し、第1導電層10aと第2導電層10bとにより構成され、第1ゲート電極11の厚みTよりも大きい厚みTを有する第2ゲート電極10を形成する。
<Second gate electrode formation step>
Next, the titanium film 22 is patterned by performing dry etching using a predetermined etching gas (for example, CF 4 ) using the resist 33 as a mask, and the second gate electrode 10 is configured as shown in FIG. to the second conductive layer 10b is formed, is constituted by a first conductive layer 10a and the second conductive layer 10b, a second gate electrode 10 having a larger thickness T 2 than the thickness T 1 of the first gate electrode 11 To do.

このように、本実施形態においては、上述の第1の実施形態と異なり、アルミニウム膜21とチタン膜22のエッチングによるパターニングにより、第1ゲート電極11を形成した後、第2ゲート電極10を形成して、上述の第1の実施形態の場合と同様に、厚みの異なる第1ゲート電極11と第2ゲート電極10とを形成する構成としている。   Thus, in the present embodiment, unlike the first embodiment described above, the second gate electrode 10 is formed after the first gate electrode 11 is formed by patterning the aluminum film 21 and the titanium film 22 by etching. As in the case of the first embodiment described above, the first gate electrode 11 and the second gate electrode 10 having different thicknesses are formed.

そして、第2ゲート電極10を形成した後は、上述の第1の実施形態の図8〜図12において説明した工程を行うことにより、薄膜トランジスタ基板1が製造されることになる。   After the second gate electrode 10 is formed, the thin film transistor substrate 1 is manufactured by performing the steps described in FIGS. 8 to 12 of the first embodiment.

即ち、絶縁基板20上に、第1ゲート電極11及び第2ゲート電極10を覆うようにゲート絶縁層12を形成し、ゲート絶縁層12上に液状の酸化物半導体材料28を塗布し、酸化物半導体材料28を焼結させることにより、酸化物半導体層29を形成する。次いで、酸化物半導体層29をエッチングによりパターニングして、第1酸化物半導体層13aと、第1チャネル領域Caの厚みTより小さい厚みTを有する第2チャネル領域Cbを有する第2酸化物半導体層13bを形成する。 That is, a gate insulating layer 12 is formed on the insulating substrate 20 so as to cover the first gate electrode 11 and the second gate electrode 10, and a liquid oxide semiconductor material 28 is applied on the gate insulating layer 12. The oxide semiconductor layer 29 is formed by sintering the semiconductor material 28. Then, the oxide semiconductor layer 29 is patterned by etching, the second oxide having a first oxide semiconductor layer 13a, a second channel region Cb with a thickness T 5 less than the thickness T 6 of the first channel region Ca A semiconductor layer 13b is formed.

以上に説明した本実施形態においては、上述の(1)、(3)の効果に加えて、以下の効果を得ることができる。   In the present embodiment described above, the following effects can be obtained in addition to the effects (1) and (3) described above.

(4)本実施形態においては、アルミニウム膜21とチタン膜22のエッチングによるパターニングにより、第1ゲート電極11を形成した後、第2ゲート電極10を形成して、厚みの異なる第1ゲート電極11と第2ゲート電極10とを形成することができる。   (4) In the present embodiment, after the first gate electrode 11 is formed by patterning by etching the aluminum film 21 and the titanium film 22, the second gate electrode 10 is formed, and the first gate electrodes 11 having different thicknesses are formed. And the second gate electrode 10 can be formed.

なお、上記実施形態は以下のように変更しても良い。   In addition, you may change the said embodiment as follows.

上記実施形態においては、酸化物半導体層としてIn-Ga-Zn-O系の金属酸化物からなる酸化物半導体層を使用したが、酸化物半導体層はこれに限定されない。例えば、酸化物半導体材料として、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、亜鉛(Zn)、マグネシウム(Mg)、カドミウム(Cd)のうち少なくとも1種を含む金属酸化物材料を使用しても良い。   In the above embodiment, an oxide semiconductor layer made of an In—Ga—Zn—O-based metal oxide is used as the oxide semiconductor layer; however, the oxide semiconductor layer is not limited to this. For example, a metal containing at least one of indium (In), gallium (Ga), aluminum (Al), copper (Cu), zinc (Zn), magnesium (Mg), and cadmium (Cd) as an oxide semiconductor material An oxide material may be used.

これらの酸化物半導体材料からなる第1及び第2酸化物半導体層13a,13bは、アモルファスであっても移動度が高いため、スイッチング素子のオン抵抗を大きくすることができる。従って、データ読み出し時の出力電圧の差が大きくなり、S/N比を向上させることができる。   Since the first and second oxide semiconductor layers 13a and 13b made of these oxide semiconductor materials have high mobility even if they are amorphous, the on-resistance of the switching element can be increased. Therefore, the difference in output voltage at the time of data reading becomes large, and the S / N ratio can be improved.

例えば、IGZO(In-Ga-Zn-O)の他に、InGaO(ZnO)、MgZn1−xO、CdZn1−xO、CdO等の酸化物半導体膜を挙げることができる。 For example, in addition to IGZO (In—Ga—Zn—O), oxide semiconductor films such as InGaO 3 (ZnO) 5 , Mg x Zn 1-x O, Cd x Zn 1-x O, and CdO can be given. it can.

また、上記実施形態においては、半導体層として酸化物半導体層を使用したが、半導体層はこれに限定されず、酸化物半導体層の代わりに、例えば、アモルファスシリコンやポリシリコンからなるシリコン系半導体層を薄膜トランジスタの半導体層として使用する構成としても良い。   In the above embodiment, an oxide semiconductor layer is used as the semiconductor layer. However, the semiconductor layer is not limited to this, and instead of the oxide semiconductor layer, for example, a silicon-based semiconductor layer made of amorphous silicon or polysilicon. May be used as a semiconductor layer of a thin film transistor.

本発明の活用例としては、酸化物半導体の半導体層を用いた薄膜トランジスタ基板の製造方法が挙げられる。   As an application example of the present invention, there is a method for manufacturing a thin film transistor substrate using a semiconductor layer of an oxide semiconductor.

1 薄膜トランジスタ基板
5 薄膜トランジスタ
5a 第1薄膜トランジスタ
5b 第2薄膜トランジスタ
10 第2ゲート電極
10a 第1導電層
10b 第2導電層
11 第1ゲート電極
12 ゲート絶縁層(絶縁層)
13a 第1酸化物半導体層
13b 第2酸化物半導体層
15 ソース電極
16 ドレイン電極
17 層間絶縁層(チャネル保護層)
18 平坦化膜
20 絶縁基板
21 アルミニウム膜(第1金属膜)
22 チタン膜(第2金属膜)
25 積層膜
28 液状の酸化物半導体材料
29 酸化物半導体層
Ca 第1チャネル領域
Cb 第2チャネル領域
第1ゲート電極の厚み
第2ゲート電極の厚み
第1ゲート電極上における酸化物半導体材料の厚み
第2ゲート電極上における酸化物半導体材料の厚み
第1ゲート電極上における酸化物半導体層の厚み(第1チャネル領域の厚み)
第2ゲート電極上における酸化物半導体層の厚み(第2チャネル領域の厚み)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Thin-film transistor substrate 5 Thin-film transistor 5a 1st thin-film transistor 5b 2nd thin-film transistor 10 2nd gate electrode 10a 1st conductive layer 10b 2nd conductive layer 11 1st gate electrode 12 Gate insulating layer (insulating layer)
13a First oxide semiconductor layer 13b Second oxide semiconductor layer 15 Source electrode 16 Drain electrode 17 Interlayer insulating layer (channel protective layer)
18 Planarizing film 20 Insulating substrate 21 Aluminum film (first metal film)
22 Titanium film (second metal film)
25 Stacked film 28 Liquid oxide semiconductor material 29 Oxide semiconductor layer Ca First channel region Cb Second channel region T 1 First gate electrode thickness T 2 Second gate electrode thickness T 3 Oxidation on first gate electrode Thickness of oxide semiconductor material T 4 Thickness of oxide semiconductor material on second gate electrode T 5 Thickness of oxide semiconductor layer on first gate electrode (thickness of first channel region)
T 6 the thickness of the oxide semiconductor layer on the second gate electrode (thickness of the second channel region)

Claims (9)

絶縁基板と、該絶縁基板上に設けられた第1ゲート電極と該第1ゲート電極上に設けられ、第1チャネル領域を有する第1酸化物半導体層とを有する第1薄膜トランジスタと、前記絶縁基板上に設けられた第2ゲート電極と該第2ゲート電極上に設けられ、第2チャネル領域を有する第2酸化物半導体層とを有する第2薄膜トランジスタとを備えた薄膜トランジスタ基板の製造方法であって、
前記絶縁基板上に第1金属膜を形成し、該第1金属膜上に第2金属膜を形成する金属膜形成工程と、
前記第1金属膜と前記第2金属膜をエッチングによりパターニングして、前記第1金属膜からなる第1導電層と前記第2金属膜からなる第2導電層とにより構成される前記第2ゲート電極と、第1金属膜上に第2金属膜が積層された積層膜を形成する第2ゲート電極形成工程と、
エッチングにより、前記積層膜における第2金属膜を除去して、前記第1金属膜により構成され、前記第2ゲート電極の厚みよりも小さい厚みを有する前記第1ゲート電極を形成する第1ゲート電極形成工程と、
前記絶縁基板上に、前記第1ゲート電極及び前記第2ゲート電極を覆うように絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
前記絶縁層上に液状の酸化物半導体材料を塗布し、該酸化物半導体材料を焼結させることにより、酸化物半導体層を形成する酸化物半導体層形成工程と、
前記酸化物半導体層をエッチングによりパターニングして、前記第1酸化物半導体層と、前記第1チャネル領域の厚みより小さい厚みを有する前記第2チャネル領域を有する前記第2酸化物半導体層を形成する第1及び第2酸化物半導体層形成工程と
を少なくとも備えることを特徴とする薄膜トランジスタ基板の製造方法。
A first thin film transistor including an insulating substrate, a first gate electrode provided on the insulating substrate, and a first oxide semiconductor layer provided on the first gate electrode and having a first channel region; and the insulating substrate. A method of manufacturing a thin film transistor substrate, comprising: a second gate electrode provided on the second gate electrode; and a second thin film transistor provided on the second gate electrode and having a second oxide semiconductor layer having a second channel region. ,
Forming a first metal film on the insulating substrate and forming a second metal film on the first metal film; and
The second gate configured by patterning the first metal film and the second metal film by etching to include a first conductive layer made of the first metal film and a second conductive layer made of the second metal film. A second gate electrode forming step of forming an electrode and a laminated film in which a second metal film is laminated on the first metal film;
A first gate electrode is formed by removing the second metal film in the stacked film by etching to form the first gate electrode that is formed of the first metal film and has a thickness smaller than the thickness of the second gate electrode. Forming process;
Forming an insulating layer on the insulating substrate so as to cover the first gate electrode and the second gate electrode;
An oxide semiconductor layer forming step of forming an oxide semiconductor layer by applying a liquid oxide semiconductor material on the insulating layer and sintering the oxide semiconductor material;
The oxide semiconductor layer is patterned by etching to form the second oxide semiconductor layer having the first oxide semiconductor layer and the second channel region having a thickness smaller than that of the first channel region. A method for producing a thin film transistor substrate, comprising at least a first oxide semiconductor layer formation step and a second oxide semiconductor layer formation step.
前記第1金属膜のエッチングレートをE、前記第2金属膜のエッチングレートをEとした場合に、E<Eなる関係が成立することを特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。 Wherein E 1 to the etching rate of the first metal layer, wherein in the case where the etching rate of the second metal film and E 2, the thin film transistor of claim 1 in which E 1 <E 2 the relationship, characterized in that the established A method for manufacturing a substrate. 前記酸化物半導体材料が、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)及び亜鉛(Zn)からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む金属酸化物材料からなることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。   The oxide semiconductor material is made of a metal oxide material containing at least one selected from the group consisting of indium (In), gallium (Ga), aluminum (Al), copper (Cu), and zinc (Zn). 3. The method for manufacturing a thin film transistor substrate according to claim 1, wherein the thin film transistor substrate is a thin film transistor substrate. 前記酸化物半導体材料が、In-Ga-Zn-O系の金属酸化物材料からなることを特徴とする請求項3に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。   4. The method of manufacturing a thin film transistor substrate according to claim 3, wherein the oxide semiconductor material is made of an In—Ga—Zn—O-based metal oxide material. 前記第1及び第2酸化物半導体層形成工程の後、前記第1チャネル領域及び前記第2チャネル領域に、前記第1チャネル領域及び前記第2チャネル領域を保護するチャネル保護層を形成するチャネル保護層形成工程を更に備えることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。   After the first and second oxide semiconductor layer forming steps, channel protection for forming a channel protection layer for protecting the first channel region and the second channel region in the first channel region and the second channel region. The method for manufacturing a thin film transistor substrate according to claim 1, further comprising a layer forming step. 絶縁基板と、該絶縁基板上に設けられた第1ゲート電極と該第1ゲート電極上に設けられ、第1チャネル領域を有する第1酸化物半導体層とを有する第1薄膜トランジスタと、前記絶縁基板上に設けられた第2ゲート電極と該第2ゲート電極上に設けられ、第2チャネル領域を有する第2酸化物半導体層とを有する第2薄膜トランジスタとを備えた薄膜トランジスタ基板の製造方法であって、
前記絶縁基板上に第1金属膜を形成する第1金属膜形成工程と、
前記第1金属膜をエッチングによりパターニングして、前記第1金属膜からなる前記第1ゲート電極と、前記第2ゲート電極を構成する第1導電層を形成する第1ゲート電極形成工程と、
前記絶縁基板上に、前記第1ゲート電極及び前記第1導電層を覆うように、第2金属膜膜を形成する第2金属膜形成工程と、
前記第2金属膜をエッチングによりパターニングして、前記第2ゲート電極を構成する第2導電層を形成し、前記第1導電層と前記第2導電層とにより構成され、前記第1ゲート電極の厚みよりも大きい厚みを有する前記第2ゲート電極を形成する第2ゲート電極形成工程と、
前記絶縁基板上に、前記第1ゲート電極及び前記第2ゲート電極を覆うように絶縁層を形成する絶縁層形成工程と、
前記絶縁層上に液状の酸化物半導体材料を塗布し、該酸化物半導体材料を焼結させることにより、酸化物半導体層を形成する酸化物半導体層形成工程と、
前記酸化物半導体層をエッチングによりパターニングして、前記第1酸化物半導体層と、前記第1チャネル領域の厚みより小さい厚みを有する前記第2チャネル領域を有する前記第2酸化物半導体層を形成する第1及び第2酸化物半導体層形成工程と
を少なくとも備えることを特徴とする薄膜トランジスタ基板の製造方法。
A first thin film transistor including an insulating substrate, a first gate electrode provided on the insulating substrate, and a first oxide semiconductor layer provided on the first gate electrode and having a first channel region; and the insulating substrate. A method of manufacturing a thin film transistor substrate, comprising: a second gate electrode provided on the second gate electrode; and a second thin film transistor provided on the second gate electrode and having a second oxide semiconductor layer having a second channel region. ,
A first metal film forming step of forming a first metal film on the insulating substrate;
Patterning the first metal film by etching to form a first gate electrode formed of the first metal film and a first gate electrode forming step of forming a first conductive layer constituting the second gate electrode;
A second metal film forming step of forming a second metal film on the insulating substrate so as to cover the first gate electrode and the first conductive layer;
The second metal film is patterned by etching to form a second conductive layer that constitutes the second gate electrode, the first conductive layer and the second conductive layer, and the first metal layer. A second gate electrode forming step of forming the second gate electrode having a thickness larger than a thickness;
Forming an insulating layer on the insulating substrate so as to cover the first gate electrode and the second gate electrode;
An oxide semiconductor layer forming step of forming an oxide semiconductor layer by applying a liquid oxide semiconductor material on the insulating layer and sintering the oxide semiconductor material;
The oxide semiconductor layer is patterned by etching to form the second oxide semiconductor layer having the first oxide semiconductor layer and the second channel region having a thickness smaller than that of the first channel region. A method for producing a thin film transistor substrate, comprising at least a first oxide semiconductor layer formation step and a second oxide semiconductor layer formation step.
前記酸化物半導体材料が、インジウム(In)、ガリウム(Ga)、アルミニウム(Al)、銅(Cu)及び亜鉛(Zn)からなる群より選ばれる少なくとも1種を含む金属酸化物材料からなることを特徴とする請求項6に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。   The oxide semiconductor material is made of a metal oxide material containing at least one selected from the group consisting of indium (In), gallium (Ga), aluminum (Al), copper (Cu), and zinc (Zn). The method of manufacturing a thin film transistor substrate according to claim 6. 前記酸化物半導体材料が、In-Ga-Zn-O系の金属酸化物材料からなることを特徴とする請求項7に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。   The method for manufacturing a thin film transistor substrate according to claim 7, wherein the oxide semiconductor material is made of an In—Ga—Zn—O-based metal oxide material. 前記第1及び第2酸化物半導体層形成工程の後、前記第1チャネル領域及び前記第2チャネル領域に、前記第1チャネル領域及び前記第2チャネル領域を保護するチャネル保護層を形成するチャネル保護層形成工程を更に備えることを特徴とする請求項6〜請求項8のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。   After the first and second oxide semiconductor layer forming steps, channel protection for forming a channel protection layer for protecting the first channel region and the second channel region in the first channel region and the second channel region. The method of manufacturing a thin film transistor substrate according to claim 6, further comprising a layer forming step.
JP2010139433A 2010-06-18 2010-06-18 Method for manufacturing thin film transistor substrate Active JP5558222B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010139433A JP5558222B2 (en) 2010-06-18 2010-06-18 Method for manufacturing thin film transistor substrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2010139433A JP5558222B2 (en) 2010-06-18 2010-06-18 Method for manufacturing thin film transistor substrate

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2012004425A JP2012004425A (en) 2012-01-05
JP5558222B2 true JP5558222B2 (en) 2014-07-23

Family

ID=45536053

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2010139433A Active JP5558222B2 (en) 2010-06-18 2010-06-18 Method for manufacturing thin film transistor substrate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5558222B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2011034012A1 (en) * 2009-09-16 2011-03-24 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Logic circuit, light emitting device, semiconductor device, and electronic device
KR101483026B1 (en) 2012-08-31 2015-01-15 엘지디스플레이 주식회사 Substrate inculding oxide thin-film transistor and method for fabbicating the same, dirving circuit for liquid crystal display device using thereof
JP6096957B2 (en) * 2016-03-10 2017-03-15 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor device
JP7398860B2 (en) * 2018-08-08 2023-12-15 株式会社ジャパンディスプレイ Manufacturing method of thin film transistor

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102004059467A1 (en) * 2004-12-10 2006-07-20 Polyic Gmbh & Co. Kg Gate made of organic field effect transistors
JP2008124266A (en) * 2006-11-13 2008-05-29 Hitachi Displays Ltd Display device and its manufacturing method
JP5294651B2 (en) * 2007-05-18 2013-09-18 キヤノン株式会社 Inverter manufacturing method and inverter
JP5319961B2 (en) * 2008-05-30 2013-10-16 富士フイルム株式会社 Manufacturing method of semiconductor device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2012004425A (en) 2012-01-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5209146B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP5015472B2 (en) Thin film transistor and manufacturing method thereof
JP6078063B2 (en) Method for manufacturing thin film transistor device
WO2019114834A1 (en) Array substrate and manufacturing method thereof, and display device
US9437627B2 (en) Thin film transistor and manufacturing method thereof
JP2008205469A (en) Thin film transistor and method of forming the same
WO2016008226A1 (en) Thin film transistor and preparation method for same, array substrate and display device
WO2015067054A1 (en) Cmos thin film transistor and manufacturing method thereof, array substrate and display device
WO2015100894A1 (en) Display device, array substrate, and method for fabricating same
WO2013127202A1 (en) Manufacturing method for array substrate, array substrate and display
WO2011129037A1 (en) Thin film transistor substrate, method for producing same, and display device
WO2015096298A1 (en) Thin film transistor, preparation method therefor, array substrate, and display device
JP2011029373A (en) Thin-film transistor substrate, and method of manufacturing the same
JP5558222B2 (en) Method for manufacturing thin film transistor substrate
WO2015100859A1 (en) Array substrate and method for manufacturing same, and display device
WO2017028493A1 (en) Thin film transistor and manufacturing method therefor, and display device
JP5352391B2 (en) Display device
WO2011105343A1 (en) Semiconductor device, method for manufacturing same, and display device
CN104681626A (en) Oxide thin film transistor as well as manufacture and array substrate thereof
KR102280449B1 (en) Method for manufacturing oxide thin film transistor
TW201351659A (en) Thin film transistor and the method for fabricating the same
TW201624714A (en) Thin film transistor and method for manufacturing same
JP5351341B2 (en) Thin film transistor substrate manufacturing method and thin film transistor substrate manufactured by the method
US9082794B1 (en) Metal oxide thin film transistor fabrication method
TW201810682A (en) Thin film transistor and manufacturing method thereof

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20130403

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20130514

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20140422

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140507

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140604

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5558222

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150