[发明专利]薄膜晶体管的制造方法和显示器件的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及薄膜晶体管和包括该薄膜晶体管的显示器件的制造方法。

背景技术

近年来，使用具有几纳米至几百纳米厚度的半导体薄膜在诸如玻璃衬底的具有绝缘表面的衬底上形成的薄膜晶体管已引起注意。薄膜晶体管被广泛地用于诸如IC(集成电路)的电子器件和电子光学器件。特别地，薄膜晶体管被迫切地开发成以液晶显示器、EL(电致发光)显示器件等为代表的图像显示器件的开关元件。特别是在有源矩阵液晶显示器件中，电压被施加于连接到所选开关元件的像素电极和对应于该像素电极的相对电极，由此光学地调制设置在像素电极与相对电极之间的液晶层。光学调制可能被观察者视为显示图案。这里的有源矩阵液晶显示器件意指采用其中通过使用开关元件驱动布置成矩阵的像素电极在屏幕上形成显示图案的方法的液晶显示器件。

有源矩阵液晶显示器件的应用范围正在扩大，且对更大屏幕尺寸、更高清晰度、和更高孔径比的需求日益增加。另外，需要有源矩阵液晶显示器件具有高可靠性且有源矩阵液晶显示器件的生产方法提供高产率并降低生产成本。作为用于提高生产率和降低生产成本的方法，可以给出工艺的简化。

在有源矩阵液晶显示器件中，主要使用薄膜晶体管作为开关元件。在制造薄膜晶体管时，减少在光刻中使用的光掩模的数目对于工艺的简化而言是重要的。如果增加一个光掩模，则还需要以下步骤：抗蚀剂涂敷、预烘焙、曝光、显影、后烘焙等，此外还有上述步骤前后的其它步骤，诸如薄膜形成和蚀刻及进一步的抗蚀剂去除、清洁、干燥等。在制造工艺中仅仅由于添加一个光掩模而显著增加了步骤的数目。因此，已经开发了在制造工艺中减少光掩模数目的许多技术。

用于减少光掩模数目的许多传统技术使用复杂的技术，诸如背侧曝光、抗蚀剂回流、或弹射法(lift-off method)，这要求有特殊的装置。已存在由于此类复杂技术的使用导致的各种问题而使产率降低的问题。此外，除了牺牲薄膜晶体管的电学特性之外，常常没有选择权。

作为用于在薄膜晶体管的制造工艺中减少光掩模数目的典型手段，使用多色调掩模(称为半色调掩模或灰色调掩模)的技术众所周知。作为用于通过使用多色调掩模来减少制造步骤数目的技术，公开了例如专利文献1(日本公开专利申请No.2003-179069)。

发明内容

本发明的一个目的是在薄膜晶体管的制造方法中在不采用复杂技术的情况下与传统上使用的光掩模数目相比减少在光刻中使用的光掩模的数目。

此外，本发明可以特别地应用于在显示器件的像素中使用的薄膜晶体管(也称为像素TFT)。因此，本发明的另一目的是在制造显示器件时与传统上使用的光掩模数目相比减少在光刻中使用的光掩模的数目。

在本发明中，形成第一导电膜和其中在第一导电膜上依次堆叠绝缘膜、半导体膜、杂质半导体膜、和第二导电膜的薄膜堆叠体；执行第一蚀刻以使第一导电膜暴露并形成薄膜堆叠体的图案；以及执行第二蚀刻以形成第一导电膜的图案。这里，在对第一导电膜进行侧蚀刻的条件下执行第二蚀刻。

这里，作为第一蚀刻，可以使用干法蚀刻或湿法蚀刻。请注意，当采用干法蚀刻作为第一蚀刻时可以由一个步骤执行第一蚀刻，而当采用湿法蚀刻作为第一蚀刻时可以由多个步骤执行第一蚀刻。此外，作为第二蚀刻，可以使用干法蚀刻或湿法蚀刻。然而，如上所述，需要用第二蚀刻对第一导电膜进行侧蚀刻。因此，优选的是采用湿法蚀刻作为第二蚀刻。

这里，由于在对第一导电膜进行侧蚀刻的条件下执行第二蚀刻，所以第一导电膜与具有形成的图案的薄膜堆叠体相比凹入到内侧。因此，第二蚀刻之后的第一导电膜的侧表面与具有形成的图案的薄膜堆叠体的侧表面相比更多地存在于内部。此外，具有形成的图案的第一导电膜的侧表面与具有形成的图案的薄膜堆叠体的侧表面之间的距离几乎是均匀的。

请注意，“第一导电膜的图案”意指例如形成栅极电极、栅极布线、电容器电极、和电容器布线的金属布线的顶视图布局。

根据本发明的一方面，一种薄膜晶体管的制造方法包括步骤：形成第一导电膜；在第一导电膜之上形成绝缘膜；在绝缘膜之上形成半导体膜；在绝缘膜之上形成杂质半导体膜；在杂质半导体膜之上形成第二导电膜；在第二导电膜之上形成第一抗蚀剂掩模；使用第一抗蚀剂掩模对绝缘膜、半导体膜、杂质半导体膜、和第二导电膜进行第一蚀刻以至少使第一导电膜的表面暴露；对第一导电膜的一部分进行第二蚀刻以便以栅极电极的宽度比绝缘膜的宽度窄的方式形成栅极电极层；在第二导电膜之上形成第二抗蚀剂掩模；以及使用第二抗蚀剂掩模对第二导电膜、杂质半导体膜、和半导体膜的一部分进行第三蚀刻以形成源极和漏极电极层、源极和漏极区层、和半导体层。