JP4527004B2 - Method for manufacturing thin film transistor mounted panel - Google Patents
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Description
本発明は、薄膜トランジスタ搭載パネルの製造方法に関し、更に詳しくは、プラスチック基板上に形成された薄膜トランジスタがそのプラスチック基板から剥離し難くするための薄膜トランジスタ搭載パネルの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a thin film transistor mounting panel, and more particularly to a method for manufacturing a thin film transistor mounting panel for making it difficult for a thin film transistor formed on a plastic substrate to be peeled off from the plastic substrate.
アクティブマトリクス駆動型の表示装置において、ポリシリコン薄膜トランジスタ(以下、TFTという。)は、個々の画素に設けられるスイッチング素子や、ディスプレイ基板上の周辺回路を構成する回路素子等として利用されている。アクティブマトリクス駆動型の表示装置の一つである液晶ディスプレイパネルは、携帯電話やPDAなど、モバイルディスプレイ用途に使用されることが多く、さらなる軽量化や耐衝撃性を有するTFT搭載パネルが望まれている。近年、ガラス基板の代わりにプラスチック基板を用いたTFT搭載パネルが提案されている。 In an active matrix drive type display device, a polysilicon thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) is used as a switching element provided in each pixel, a circuit element constituting a peripheral circuit on a display substrate, or the like. A liquid crystal display panel, which is one of active matrix drive type display devices, is often used for mobile display applications such as mobile phones and PDAs, and a panel with a TFT mounted with further weight reduction and impact resistance is desired. Yes. In recent years, a TFT mounting panel using a plastic substrate instead of a glass substrate has been proposed.
プラスチック基板を用いたTFT搭載パネルの作製方法としては、主に2種類の作製方法が知られている。一つは、ガラス基板上に従来の技術でTFTを作製し、その後、ガラス基板からTFTを剥離し、剥離したTFTをプラスチック基板に接着する方法である。他の一つは、プラスチック基板を用い、そのプラスチック基板上に直接TFTを作製する方法である(例えば特許文献1を参照)。
前者の方法は、ガラス基板上にTFTを作製するという従来技術を使用できることから、高い性能を有するTFTを作製できるが、剥離や接着という複雑なプロセスが加わるので、製造コストの上昇が避けられないという難点がある。 The former method can use a conventional technique of manufacturing a TFT on a glass substrate, so that a TFT having high performance can be manufactured. However, since a complicated process of peeling and bonding is added, an increase in manufacturing cost is inevitable. There is a difficulty.
後者の方法は、プラスチック基板を用いることから、ガラス基材を用いるよりも材料コストや工数を抑制できるが、プラスチック基板にガラス転移温度(基材によって異なるが、100〜250℃程度)以上の熱が加わると、プラスチック基板上に作製したTFTが剥離し易くなるという問題がある。例えば、プラスチック基板上に形成したアモルファスシリコンをレーザーアニールすることによってポリシリコン化する場合、アモルファスシリコンに瞬間的に1700℃程度の熱を加える必要がある。この時、プラスチック基板にガラス転移温度以上の熱が加わると、アモルファスシリコン薄膜がプラスチック基板から剥離してしまうという問題が生じる。 Since the latter method uses a plastic substrate, material costs and man-hours can be reduced compared to using a glass substrate, but the plastic substrate has a glass transition temperature (depending on the substrate, about 100 to 250 ° C.) or higher heat. When added, there is a problem that the TFT manufactured on the plastic substrate is easily peeled off. For example, when amorphous silicon formed on a plastic substrate is made into polysilicon by laser annealing, it is necessary to instantaneously apply heat of about 1700 ° C. to the amorphous silicon. At this time, if heat above the glass transition temperature is applied to the plastic substrate, there arises a problem that the amorphous silicon thin film is peeled off from the plastic substrate.
また、プラスチック基板上に作製したポリシリコン薄膜に不純物イオンを添加し、レーザーアニールすることによって熱活性化する場合、活性化に必要な加熱(400℃程度)を行なうとプラスチック基板にガラス転移温度以上の熱が加わることになり、プラスチック基板上に作製したポリシリコン薄膜がプラスチック基板から剥離してしまうという問題が生じる。 In addition, when thermal activation is performed by adding impurity ions to a polysilicon thin film formed on a plastic substrate and performing laser annealing, if the heating necessary for activation (about 400 ° C.) is performed, the plastic substrate has a glass transition temperature or higher. This causes the problem that the polysilicon thin film produced on the plastic substrate is peeled off from the plastic substrate.
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、TFT製造工程中に加わるレーザーアニールの熱によっても、プラスチック基板上に形成された薄膜トランジスタが、そのプラスチック基板から剥離し難くさせる薄膜トランジスタ搭載パネの製造方法を提供することにある。 The present invention has been made in order to solve the above-described problems. The purpose of the present invention is to remove a thin film transistor formed on a plastic substrate from the plastic substrate even by the heat of laser annealing applied during the TFT manufacturing process. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a thin film transistor mounting panel that is difficult to perform.
本発明者は上記問題を解決するための検討を行っている過程で、熱処理後のプラスチック基板上に作製したTFTは、レーザーアニールされてもプラスチック基板から剥離し難いことを見出し、その知見に基づいて本発明を完成させた。 In the process of studying to solve the above problems, the present inventor found that TFTs fabricated on a plastic substrate after heat treatment are difficult to peel off from the plastic substrate even when laser annealed. The present invention has been completed.
すなわち、本発明の第1形態に係る薄膜トランジスタ搭載パネルの製造方法は、プラスチック基板を熱処理する工程と、前記熱処理されたプラスチック基板上にアモルファスシリコン薄膜を形成する工程と、前記アモルファスシリコン薄膜をレーザーアニールしてポリシリコン薄膜を形成する工程と、前記ポリシリコン薄膜の所定領域に不純物イオンを添加した後にレーザーアニールすることによって熱活性化して不純物拡散領域を形成する工程とを有する薄膜トランジスタ搭載パネルの製造方法であって、前記熱処理は、90℃以上200℃以下の範囲内で10分以上の条件で行われることを特徴とする。 That is, the method for manufacturing a thin film transistor mounting panel according to the first aspect of the present invention includes a step of heat-treating a plastic substrate, a step of forming an amorphous silicon thin film on the heat-treated plastic substrate, and laser annealing the amorphous silicon thin film. And a process for forming an impurity diffusion region by laser annealing after adding impurity ions to a predetermined region of the polysilicon thin film and forming an impurity diffusion region. And the said heat processing is performed on the conditions for 10 minutes or more within the range of 90 degreeC or more and 200 degrees C or less.
この発明によれば、プラスチック基板を上記条件で熱処理する工程を有する方法で製造することにより、熱処理後のプラスチック基板上に作製したTFTは、レーザーアニールされてもプラスチック基板から剥離し難いという結果が得られた。熱処理の直接の作用は明らかではないが、おそらく、プラスチック基板に含まれるガス成分や水分が熱処理工程で除去されるために、その後にレーザーアニール時の熱が加わっても、プラスチック基板に含まれるガス成分や水分の影響に基づく剥離がTFTとの間で生じないためであろうと考えられる。その結果、製造工程中で発生する界面剥離を防ぐことができ、製造歩留まりを向上させることができる。 According to the present invention, the TFT substrate manufactured on the plastic substrate after the heat treatment is manufactured by the method including the step of heat-treating the plastic substrate under the above-described conditions, so that it is difficult to peel off from the plastic substrate even if laser annealing is performed. Obtained. The direct effect of heat treatment is not clear, but the gas component or moisture contained in the plastic substrate is probably removed by the heat treatment process, so even if heat is applied during laser annealing, the gas contained in the plastic substrate This is probably because peeling due to the influence of components and moisture does not occur between the TFTs. As a result, it is possible to prevent interfacial peeling that occurs during the manufacturing process, and to improve the manufacturing yield.
本発明の第2形態に係る薄膜トランジスタ搭載パネルの製造方法は、プラスチック基板を真空処理する工程と、前記真空処理されたプラスチック基板上にアモルファスシリコン薄膜を形成する工程と、前記アモルファスシリコン薄膜をレーザーアニールしてポリシリコン薄膜を形成する工程と、前記ポリシリコン薄膜の所定領域に不純物イオンを添加した後にレーザーアニールすることによって熱活性化して不純物拡散領域を形成する工程と、を有する薄膜トランジスタ搭載パネルの製造方法であって、前記真空処理は、1×10−3Pa以下1×10−5Pa以上の範囲内で60分以上の条件で行われることを特徴とする。 A method of manufacturing a thin film transistor mounting panel according to a second embodiment of the present invention includes a step of vacuum processing a plastic substrate, a step of forming an amorphous silicon thin film on the vacuum processed plastic substrate, and laser annealing the amorphous silicon thin film. Manufacturing a thin film transistor mounting panel comprising: a step of forming a polysilicon thin film; and a step of adding a impurity ion to a predetermined region of the polysilicon thin film and then thermally activating to form an impurity diffusion region by laser annealing. It is a method, Comprising: The said vacuum process is performed on the conditions for 60 minutes or more within the range of 1 * 10 < -3 > Pa or less and 1 * 10 < -5 > Pa or more.
この発明も上記第1形態の場合と同様、プラスチック基板を上記条件で真空処理する工程を有する方法で製造することにより、真空処理後のプラスチック基板上に作製したTFTは、レーザーアニールされてもプラスチック基板から剥離し難いという結果が得られた。真空処理の直接の作用は明らかではないが、おそらく、プラスチック基板に含まれるガス成分や水分が真空処理工程で除去されるために、その後にレーザーアニール時の熱が加わっても、プラスチック基板に含まれるガス成分や水分の影響に基づく剥離がTFTとの間で生じないためであろうと考えられる。その結果、製造工程中で発生する界面剥離を防ぐことができ、製造歩留まりを向上させることができる。 In the present invention, as in the case of the first embodiment, the TFT manufactured on the plastic substrate after the vacuum processing is manufactured by the method having the step of vacuum processing the plastic substrate under the above conditions. The result that it was hard to peel from a board | substrate was obtained. Although the direct action of vacuum processing is not clear, it is probably included in the plastic substrate even if heat is applied during the laser annealing afterwards because the gas components and moisture contained in the plastic substrate are removed in the vacuum processing process. It is thought that this is because peeling based on the influence of the gas component and moisture generated does not occur with the TFT. As a result, it is possible to prevent interfacial peeling that occurs during the manufacturing process, and to improve the manufacturing yield.
上記本発明の第1形態及び第2形態に係る本発明の薄膜トランジスタ搭載パネルの製造方法において、前記プラスチック基板が、ポリエーテルサルホン(PES)又はポリエチレンナフタレート(PEN)であることを特徴とする。 In the method for manufacturing a thin film transistor-equipped panel according to the first and second aspects of the present invention, the plastic substrate is polyethersulfone (PES) or polyethylene naphthalate (PEN). .
この発明によれば、TFT搭載パネルを好ましく構成するプラスチック基板について、製造工程中での剥離の問題を解決することができる。 According to the present invention, the problem of peeling during the manufacturing process can be solved for the plastic substrate that preferably constitutes the TFT mounting panel.
上記本発明の第1形態及び第2形態に係る本発明の薄膜トランジスタ搭載パネルの製造方法において、前記アモルファスシリコン薄膜が、スパッタリング法で成膜されることを特徴とする。 In the method for manufacturing a thin film transistor mounting panel according to the first and second aspects of the present invention, the amorphous silicon thin film is formed by a sputtering method.
スパッタリング法で成膜されたアモルファスシリコン薄膜はガスを含有し易いので、プラスチック基板との密着性の確保が重要であるが、この発明によれば、熱処理又は真空処理によってプラスチック基板とTFTとの剥離の問題が改善されているので、スパッタリング法で成膜されたアモルファスシリコン薄膜であっても、プラスチック基板との密着性を確保することができる。 Since an amorphous silicon thin film formed by sputtering is easy to contain gas, it is important to ensure adhesion with a plastic substrate. According to the present invention, the plastic substrate and the TFT are separated by heat treatment or vacuum treatment. Thus, even with an amorphous silicon thin film formed by a sputtering method, adhesion with a plastic substrate can be ensured.
本発明の薄膜トランジスタ搭載パネルの製造方法によれば、熱処理又は真空処理後のプラスチック基板上に作製したTFTは、レーザーアニールされてもプラスチック基板から剥離し難いという結果が得られた。熱処理又は真空処理は、プラスチック基板に含まれるガス成分や水分を除去するように作用すると考えられるため、その後にレーザーアニール時の熱が加わっても、プラスチック基板に含まれるガス成分や水分の影響に基づく剥離がTFTとの間で生じないと考えられる。その結果、製造工程中で発生する界面剥離を防ぐことができ、製造歩留まりを向上させることができる。 According to the method for manufacturing a thin film transistor-mounted panel of the present invention, it was found that TFTs produced on a plastic substrate after heat treatment or vacuum treatment were difficult to peel from the plastic substrate even when laser annealed. Since heat treatment or vacuum treatment is considered to act to remove gas components and moisture contained in the plastic substrate, even if heat is applied during the laser annealing, the influence of the gas components and moisture contained in the plastic substrate is affected. It is considered that no peeling based on the TFT occurs. As a result, it is possible to prevent interfacial peeling that occurs during the manufacturing process, and to improve the manufacturing yield.
そうして得られた薄膜トランジスタ搭載パネルは、フレキシブルなプラスチック基板上にTFTが密着性よく形成されているので、例えば有機EL素子等と組み合わせることにより、フレキシブルなディスプレイを設計することが可能となる。 Since the thin film transistor mounting panel thus obtained has TFTs formed on a flexible plastic substrate with good adhesion, a flexible display can be designed by combining it with an organic EL element, for example.
以下、本発明の薄膜トランジスタ搭載パネルの製造方法について詳細に説明する。図1は、本発明の製造方法で得られる薄膜トランジスタ搭載パネルのTFT素子部の一例を示す模式断面図であり、図2及び図3は、本発明の薄膜トランジスタ搭載パネルの製造方法を示す説明図である。なお、本発明は、図面の形態や以下の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, the manufacturing method of the thin-film transistor mounting panel of this invention is demonstrated in detail. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a TFT element portion of a thin film transistor mounting panel obtained by the manufacturing method of the present invention, and FIGS. 2 and 3 are explanatory views showing the manufacturing method of the thin film transistor mounting panel of the present invention. is there. In addition, this invention is not limited to the form of drawing or the following embodiment.
本発明の薄膜トランジスタ搭載パネルの製造方法は、プラスチック基板を熱処理又は真空処理する工程と、熱処理又は真空処理されたプラスチック基板上にアモルファスシリコン薄膜を形成する工程と、アモルファスシリコン薄膜をレーザーアニールしてポリシリコン薄膜を形成する工程と、ポリシリコン薄膜の所定領域に不純物イオンを添加した後にレーザーアニールすることによって熱活性化して不純物拡散領域を形成する工程とを有している。 The thin film transistor mounting panel manufacturing method of the present invention includes a step of heat-treating or vacuum-treating a plastic substrate, a step of forming an amorphous silicon thin film on the heat-treated or vacuum-treated plastic substrate, A step of forming a silicon thin film, and a step of adding impurity ions to a predetermined region of the polysilicon thin film and then thermally activating by laser annealing to form an impurity diffusion region.
本発明の製造方法で得られる薄膜トランジスタ搭載パネルは、プラスチック基板上にポリシリコン薄膜が形成されてなるものであって、例えば、アクティブマトリックス駆動型の表示装置を構成するディスプレイパネルとして利用可能なものである。より詳しくは、本発明の製造方法で得られる薄膜トランジスタ搭載パネルのTFT素子部10は、図1に示すように、プラスチック基板11と、プラスチック基板11上に形成されたポリシリコン半導体薄膜13(ソース側拡散膜13s、半導体チャネル膜13c及びドレイン側拡散膜13d)と、そのポリシリコン半導体薄膜13上に形成されたゲート絶縁膜14と、ゲート絶縁膜14上に、又はゲート絶縁膜のコンタクトホールを介して形成された電極15(ソース電極15s、ゲート電極15g及びドレイン電極15d)とを有している。
The thin film transistor mounting panel obtained by the manufacturing method of the present invention is formed by forming a polysilicon thin film on a plastic substrate, and can be used, for example, as a display panel constituting an active matrix drive type display device. is there. More specifically, the TFT element portion 10 of the thin film transistor mounting panel obtained by the manufacturing method of the present invention includes a
以下においては、図1に示すTFT素子部の構造形態を例にして、本発明に係る製造方法を図2及び図3に基づいて工程順に説明するが、本発明の薄膜トランジスタ搭載パネルの製造方法は、図示の構造形態に限定されず、少なくともプラスチック基板を熱処理又は真空処理する工程を有するものであればよい。 In the following, the manufacturing method according to the present invention will be described in the order of steps based on FIG. 2 and FIG. 3 by taking the structure form of the TFT element portion shown in FIG. 1 as an example. However, the present invention is not limited to the structural form shown in the drawing, as long as it has at least a process of heat-treating or vacuum-treating the plastic substrate.
先ず、図2(A)に示すように、準備されたプラスチック基板11を熱処理又は真空処理する。プラスチック基板11は、薄膜トランジスタの回路基板をなすものであり、例えば、ポリエーテルサルホン(PES)、ポリエーテルナフタレート(PEN)、ポリアミド、ポリアセタール、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、フッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリノルボルネン系樹脂、ポリサルホン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、又は熱可塑性ポリイミド等からなる有機基材、又はそれらの複合基材を挙げることができる。これらのうち、ポリエーテルサルホン(PES)及びポリエチレンナフタレート(PEN)を好ましく挙げることができる。プラスチック基板11としては、厚さが5μm〜300μm程度の薄いフレキシブルなフィルム状のものも使用することができ、薄膜トランジスタが形成されたパネルをフレキシブルなものとすることができる。
First, as shown in FIG. 2A, the prepared
熱処理は、90℃以上200℃以下の範囲内で10分以上の条件で行われる。プラスチック基板をこの条件下で熱処理することにより、その後のレーザーアニール時にプラスチック基板からTFTが剥離するのを防ぐことができる。なお、上記条件の範囲外では、プラスチック基板からTFTが剥離することがあった。この条件で剥離が防がれる理由は明らかではないが、おそらく、プラスチック基板に含まれるガス成分や水分が熱処理によって除去されるために、その後にレーザーアニール時の熱が加わっても、プラスチック基板に含まれるガス成分や水分の影響に基づく剥離がTFTとの間で生じないためであろうと考えられる。なお、熱処理時間は10分以上であれば効果はあまり変わらないので、その上限は特に限定されないが、強いて挙げるなら120分程度を挙げることができる。 The heat treatment is performed in a range of 90 ° C. to 200 ° C. for 10 minutes or more. By heat-treating the plastic substrate under these conditions, it is possible to prevent the TFT from peeling from the plastic substrate during the subsequent laser annealing. Note that the TFT may be peeled off from the plastic substrate outside the range of the above conditions. The reason why peeling is prevented under these conditions is not clear, but probably the gas components and moisture contained in the plastic substrate are removed by heat treatment, so even if heat is applied during laser annealing, the plastic substrate This is probably because peeling due to the influence of the contained gas components and moisture does not occur between the TFTs. If the heat treatment time is 10 minutes or more, the effect does not change so much, so the upper limit is not particularly limited, but if it is strongly mentioned, it can be about 120 minutes.
なお、好ましい熱処理条件は、120℃以上160℃以下の範囲内で20分以上の条件であり、この条件下では、レーザーアニール時にプラスチック基板からTFTが剥離するのを顕著に防ぐことができる。 A preferable heat treatment condition is a condition of not less than 120 ° C. and not more than 160 ° C. for 20 minutes or more. Under this condition, it is possible to remarkably prevent the TFT from peeling from the plastic substrate during laser annealing.
こうした熱処理は、プラスチック基板を一定温度が管理できるオーブン中に放置することにより施すことができる。 Such heat treatment can be performed by leaving the plastic substrate in an oven where the temperature can be controlled.
真空処理は、1×10−3Pa以下1×10−5Pa以上の範囲内で60分以上の条件で行われる。プラスチック基板をこの条件下で真空処理することにより、その後のレーザーアニール時にプラスチック基板からTFTが剥離するのを防ぐことができる。なお、上記条件の範囲外では、プラスチック基板からTFTが剥離することがあった。熱処理の場合と同様、この条件で剥離が防がれる理由は明らかではないが、おそらく、プラスチック基板に含まれるガス成分や水分が高真空処理によって除去されるために、その後にレーザーアニール時の熱が加わっても、プラスチック基板に含まれるガス成分や水分の影響に基づく剥離がTFTとの間で生じないためであろうと考えられる。なお、真空処理時間は60分以上であれば効果はあまり変わらないので、その上限は特に限定されないが、強いて挙げるなら48時間程度を挙げることができる。 The vacuum treatment is performed under conditions of 60 minutes or more within a range of 1 × 10 −3 Pa or less and 1 × 10 −5 Pa or more. By vacuum-treating the plastic substrate under these conditions, it is possible to prevent the TFT from peeling from the plastic substrate during the subsequent laser annealing. Note that the TFT may be peeled off from the plastic substrate outside the range of the above conditions. As in the case of heat treatment, the reason why peeling is prevented under these conditions is not clear, but the gas components and moisture contained in the plastic substrate are probably removed by high vacuum treatment, so that the heat during laser annealing is subsequently increased. Even if added, it is considered that peeling due to the influence of gas components and moisture contained in the plastic substrate does not occur with the TFT. If the vacuum treatment time is 60 minutes or more, the effect does not change so much, so the upper limit is not particularly limited, but forcibly, it can be about 48 hours.
なお、好ましい真空処理条件は、1×10−4Pa以下、1×10−5Pa以上の範囲内で240分以上の条件であり、この条件下では、レーザーアニール時にプラスチック基板からTFTが剥離するのを顕著に防ぐことができる。 In addition, preferable vacuum processing conditions are the conditions of 240 minutes or more within the range of 1 × 10 −4 Pa or less and 1 × 10 −5 Pa or more. Under these conditions, the TFT is peeled off from the plastic substrate during laser annealing. Can be remarkably prevented.
こうした真空処理は、プラスチック基板をポンプで常時排気し、圧力を管理した真空デシケータ中に放置することにより施すことができる。 Such vacuum treatment can be performed by always evacuating the plastic substrate with a pump and leaving it in a vacuum desiccator whose pressure is controlled.
次に、図2(B)に示すように、熱処理又は真空処理されたプラスチック基板11上にノンドープのアモルファスシリコン薄膜21aを形成する。このアモルファスシリコン薄膜21aは、RFマグネトロンスパッタリング法やCVD法等の各種の方法で成膜可能である。例えばRFマグネトロンスパッタリング法でアモルファスシリコン薄膜を成膜する場合には、例えば、成膜温度:室温、成膜圧力:1.0Pa、ガス:アルゴン、の成膜条件で例えば厚さ50nmの厚さで成膜できる。なお、CVD法でアモルファスシリコン薄膜を成膜する場合も25℃程度の成膜温度で成膜可能であるが、原料ガスとしてSiH4が使用されるので、出成膜後に約400℃の脱水素処理(真空中で1時間程度)が必要となる。プラスチック基板に対する上記の熱処理又は真空処理は、この脱水素処理時に生じる熱に対しても効果があり、プラスチック基板11とTFTとの剥離を防ぐことができる。
Next, as shown in FIG. 2B, a non-doped amorphous silicon
次に、図2(C)に示すように、レーザーアニール22を行ってアモルファスシリコン薄膜21aを結晶化して低抵抗のポリシリコン薄膜21pに変化させる。レーザーアニール22は、アモルファスシリコン薄膜21aを結晶化させてポリシリコン薄膜21p(多結晶シリコン薄膜)にする結晶化手段であり、XeClエキシマレーザー、CW(Continuous Wave)レーザー等の種々のレーザーで行うことができる。例えば、XeClエキシマレーザーを用いて結晶化を行う場合には、一例として、パルス幅:30nsec、エネルギー密度:400mJ/cm2、室温の条件下で行うことができる。プラスチック基板に対する上記の熱処理又は真空処理は、この工程で加わるレーザーアニールの熱に対して顕著に効果があり、プラスチック基板11とTFTとの剥離を防ぐことができる。
Next, as shown in FIG. 2C,
次に、図2(D)に示すように、ポリシリコン薄膜21p上にレジスト膜23を形成し、その後レジスト膜23をパターニングする。レジスト膜23は、例えばポジ型フォトレジスト等が好ましく用いられる。レジスト膜23は、レジストをスピンナー等の手段で全面に塗布・硬化させて形成される。レジスト膜をパターニングした後、図2(D)に示すようにイオン注入24を行う。イオン注入24は、例えば、リン(P)を注入電圧:10keV、室温下で、2×1015/cm2のドープレベルとなるように注入される。こうしたイオン注入によりポリシリコン薄膜にソース側拡散膜13s及びドレイン側拡散膜13dが形成され、さらに両膜13s,13dの間に、半導体チャネル膜13cが形成される
Next, as shown in FIG. 2D, a resist
次に、図2(E)に示すように、形成されたソース側拡散膜13s及びドレイン側拡散膜13dにエネルギービーム25を照射して両膜13s,13dを活性化する。エネルギービーム25としては、上記と同様のXeClエキシマレーザーを用いることができ、一例として、パルス幅:30nsec、エネルギー密度:250mJ/cm2、室温の条件下で行うことができる。プラスチック基板に対する上記の熱処理又は真空処理は、この工程で加わるエネルギービームの熱に対して顕著に効果があり、プラスチック基板11とTFTとの剥離を防ぐことができる。
Next, as shown in FIG. 2E, the formed source-
なお、上記の活性化処理の後には、通常、ポリシリコン薄膜の欠陥を低減処理するための酸素プラズマ処理が施される。酸素プラズマ処理は、一例として、RF100W、1Torr、150℃の条件下で行われ、その後においては、120℃の条件下での乾燥処理が施される。
In addition, after the above activation treatment, an oxygen plasma treatment for reducing the defects of the polysilicon thin film is usually performed. For example, the oxygen plasma treatment is performed under the conditions of
次に、図3(F)に示すように、ドライエッチングを施してアイランドを形成する。エッチングガスとしては、SF6等を用いることができる。 Next, as shown in FIG. 3F, dry etching is performed to form islands. As the etching gas, SF 6 or the like can be used.
次に、図3(G)に示すように、ソース側拡散膜13s、半導体チャネル膜13c及びドレイン側拡散膜13dを含む全面にゲート絶縁膜14を形成する。ゲート絶縁膜14の形成方法は、例えばRFマグネトロンスパッタリング装置を用い、8インチのSiO2ターゲットに投入電力:1.0kW(=3W/cm2)、圧力:1.0Pa、ガス:アルゴン+O2(50%)の成膜条件で厚さ約100nmの酸化シリコンを形成した。
Next, as shown in FIG. 3G, a
次に、図3(H)に示すように、ソース側拡散膜13s及びドレイン側拡散膜13d上のゲート絶縁膜14をマスクを用いて選択的にエッチングすることにより、コンタクトホール26,26を形成する。このときのエッチングとしては、例えば2%HF溶液を用いたウエットエッチングを適用できる。
Next, as shown in FIG. 3H, contact holes 26 and 26 are formed by selectively etching the
次に、図3(I)に示すように、全面に例えば厚さ200nmのアルミニウム(Al)膜を蒸着した後、ウエットエッチングによりパターニングして、ソース電極15s、ドレイン電極15d及びゲート電極15gを形成する。なお、電極材料は、Cu、その他の導電性材料であってもよく、スパッタリング等の他の成膜プロセスにより形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 3I, an aluminum (Al) film having a thickness of, for example, 200 nm is deposited on the entire surface, and then patterned by wet etching to form a
最後に、図3(J)に示すように、水素プラズマ27による処理を行って多結晶ポリシリコン薄膜のシリコンの欠陥をターミネートする。例えば、水素プラズマ処理により、シリコン表面のタングリングボンドをなくし、ポリシリコンとゲート絶縁膜との界面のリークパスをなくす方法がとられる。こうして図3(J)に示す一態様の薄膜トランジスタが製造される。
Finally, as shown in FIG. 3 (J), treatment with
以上のように、本発明の製造工程で施される熱処理又は真空処理は、プラスチック基板に含まれるガス成分や水分を除去するように作用すると考えられるため、その後にレーザーアニール時の熱が加わっても、プラスチック基板に含まれるガス成分や水分の影響に基づく剥離がTFTとの間で生じないと考えられる。その結果、製造工程中で発生する界面剥離を防ぐことができ、製造歩留まりを向上させることができる。こうして製造された薄膜トランジスタ搭載パネルは、フレキシブルなプラスチック基板の上にTFTが形成された形態であるので、例えば有機EL素子等と組み合わせることにより、フレキシブルなディスプレイを設計することが可能となる。 As described above, the heat treatment or vacuum treatment performed in the production process of the present invention is considered to act so as to remove gas components and moisture contained in the plastic substrate. However, it is considered that peeling based on the influence of gas components and moisture contained in the plastic substrate does not occur with the TFT. As a result, it is possible to prevent interfacial peeling that occurs during the manufacturing process, and to improve the manufacturing yield. The thin film transistor mounting panel manufactured in this way has a form in which TFTs are formed on a flexible plastic substrate. Therefore, a flexible display can be designed by combining with an organic EL element, for example.
以下、実施例と比較例により本発明をさらに詳しく説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. In addition, this invention is not limited to a following example.
(実施例1)
プラスチック基板として厚さ0.2mmで50mm×50mmのポリエーテルサルホン(PES)を用い、そのプラスチック基板を大気雰囲気に保持されたオーブンに入れ、120℃・20分の条件で熱処理した。その後、アモルファスシリコンをRFマグネトロンスパッタリング法(成膜温度:室温、成膜圧力:1.0Pa(アルゴン))により厚さ50nm形成した。
Example 1
Polyether sulfone (PES) having a thickness of 0.2 mm and 50 mm × 50 mm was used as a plastic substrate, and the plastic substrate was put in an oven maintained in an air atmosphere and heat-treated at 120 ° C. for 20 minutes. Thereafter, amorphous silicon was formed to a thickness of 50 nm by RF magnetron sputtering (film formation temperature: room temperature, film formation pressure: 1.0 Pa (argon)).
その後、上述した図2(C)〜図3(J)の工程の説明欄で例示した条件に基づいてTFT搭載パネルを作製した。特に、図2(C)の結晶化工程では、XeClエキシマレーザーを用いたレーザーアニールをエネルギー密度400mJ/cm2、パルス幅30nsec、室温、照射回数20回の条件で照射した。図2(D)のイオン注入工程では、リンを注入電圧10keV、室温下で、2×1015/cm2のドープレベルとなるようにイオン注入した。図2(E)の活性化工程では、XeClエキシマレーザーを用い、パルス幅30nsec、エネルギー密度250mJ/cm2、室温の条件下で活性化処理を行った。その活性化処理後には、酸素プラズマ処理をRF100W、1Torr、150℃の条件下で行った。次いで、アイランド形成工程、コンタクトホール形成工程、ウエットエッチング工程、水素プラズマ処理工程を経てTFT搭載パネルを製造した。
After that, a TFT-mounted panel was manufactured based on the conditions exemplified in the description column of the steps in FIGS. 2C to 3J described above. In particular, in the crystallization process of FIG. 2C, laser annealing using a XeCl excimer laser was performed under the conditions of an energy density of 400 mJ / cm 2 , a pulse width of 30 nsec, room temperature, and the number of irradiations of 20 times. In the ion implantation step of FIG. 2D, phosphorus was ion-implanted at an implantation voltage of 10 keV and a room temperature at a doping level of 2 × 10 15 / cm 2 . In the activation step of FIG. 2E, activation treatment was performed using a XeCl excimer laser under conditions of a pulse width of 30 nsec, an energy density of 250 mJ / cm 2 , and room temperature. After the activation treatment, oxygen plasma treatment was performed under conditions of
(参考例1及び実施例2,3)
プラスチック基板又は熱処理条件を表1に記載のように変更した以外は、実施例1と同様にして、薄膜トランジスタ搭載パネルを製造した。
( Reference Example 1 and Examples 2 and 3 )
A thin film transistor mounting panel was manufactured in the same manner as in Example 1 except that the plastic substrate or the heat treatment conditions were changed as shown in Table 1.
(参考例2)
プラスチック基板として厚さ0.2mmで50mm×50mmのポリエーテルサルホン(PES)を用い、そのプラスチック基板を真空雰囲気に保持された真空デシケータに入れ、1×10−4Pa・240分の条件で真空処理した。その後、アモルファスシリコンをRFマグネトロンスパッタリング法(成膜温度:室温、成膜圧力:1.0Pa(アルゴン))により厚さ50nm形成した。さらにその後、上述した図2(C)〜図3(J)の工程の説明欄で例示した条件に基づいた実施例1と同じ条件でTFT搭載パネルを作製した。
( Reference Example 2 )
Polyether sulfone (PES) with a thickness of 0.2 mm and a thickness of 0.2 mm is used as the plastic substrate. The plastic substrate is placed in a vacuum desiccator maintained in a vacuum atmosphere under the conditions of 1 × 10 −4 Pa · 240 minutes. Vacuum processed. Thereafter, amorphous silicon was formed to a thickness of 50 nm by RF magnetron sputtering (film formation temperature: room temperature, film formation pressure: 1.0 Pa (argon)). Further, after that, a TFT-mounted panel was produced under the same conditions as in Example 1 based on the conditions exemplified in the description column of the steps of FIGS. 2C to 3J described above.
(参考例3〜5)
プラスチック基板又は真空処理条件を表1に記載のように変更した以外は、参考例2と同様にして、薄膜トランジスタ搭載パネルを製造した。
( Reference Examples 3-5 )
A thin film transistor mounting panel was manufactured in the same manner as in Reference Example 2 except that the plastic substrate or the vacuum processing conditions were changed as shown in Table 1.
(比較例1〜4)
熱処理条件又は真空処理条件等を表1に記載のように変更した以外は、実施例1又は参考例2と同様にして、薄膜トランジスタ搭載パネルを製造した。
(Comparative Examples 1-4)
A thin film transistor mounting panel was manufactured in the same manner as in Example 1 or Reference Example 2 except that the heat treatment conditions or vacuum treatment conditions were changed as shown in Table 1.
(密着性評価)
熱処理条件又は真空処理条件の効果を、プラスチック基板とポリシリコンとの密着性を評価することによって判断した。密着性(耐剥離性)は、スコッチメンディングテープ(住友スリーエム製、長さ30m×幅12mm)を用い、そのテープの一部(長さ30mm)を作製したTFT上に貼り付けた後に一気に引き剥がして剥離の有無を評価するテープ剥離試験法で評価した。密着性の結果を表1に示した。密着性の評価は、剥離も亀裂も全く生じていなかったものを◎とし、エッジ部分などに変色が僅かに生じていたが実用上全く問題がないものを○とし、数回の剥離テストを繰り返すことで剥離が生じていたが実用上使用可能なものを△とし、素子部分に剥離が生じていて使用が難しいものを×とした。表1の結果からもわかるように、熱処理については、90℃以上200℃以下の範囲内で10分以上の条件で好ましい結果が得られ、真空処理については、1×10−3Pa以下1×10−5Pa以上の範囲内で60分以上の条件で好ましい結果が得られた。
(Adhesion evaluation)
The effect of heat treatment conditions or vacuum treatment conditions was judged by evaluating the adhesion between the plastic substrate and polysilicon. Adhesion (peeling resistance) was determined by using a scotch mending tape (manufactured by Sumitomo 3M, length 30 m x width 12 mm) and attaching a part of the tape (length 30 mm) onto the fabricated TFT. It evaluated by the tape peeling test method which peels and evaluates the presence or absence of peeling. The adhesion results are shown in Table 1. In the evaluation of adhesion, ◎ indicates that no peeling or cracking has occurred, and ◯ indicates that there is little discoloration at the edge portion, etc. but there is no practical problem, and repeats the peeling test several times. Although the peeling occurred, the practically usable one was marked as Δ, and the element portion was peeled and difficult to use was marked as x. As can be seen from the results in Table 1, a preferable result is obtained for the heat treatment in a range of 90 ° C. or more and 200 ° C. or less for 10 minutes or more, and for the vacuum treatment, 1 × 10 −3 Pa or less 1 × In the range of 10 −5 Pa or higher, preferable results were obtained under conditions of 60 minutes or longer.
10 TFT素子部
11 プラスチック基板
13 ポリシリコン半導体薄膜
13s ソース側拡散膜
13c 半導体チャネル膜
13d ドレイン側拡散膜
14 ゲート絶縁膜
15s ソース電極
15g ゲート電極
15d ドレイン電極
21a アモルファスシリコン薄膜
21p ポリシリコン薄膜
22 レーザーアニール
23 レジスト膜
24 イオン注入
25 エネルギービーム
26 コンタクトホール
27 水素プラズマ
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10
Claims (1)
前記熱処理は、大気雰囲気で、110℃以上150℃以下の範囲内で10分〜30分の条件で行われることを特徴とする薄膜トランジスタ搭載パネルの製造方法。
A step of heat-treating a plastic substrate made of polyethersulfone or polyethylene naphthalate , a step of forming an amorphous silicon thin film on the heat-treated plastic substrate by a sputtering method, and laser annealing the amorphous silicon thin film to form a polysilicon thin film Forming a gate insulating film on the entire surface, forming a gate insulating film on the entire surface, adding a impurity ion to a predetermined region of the polysilicon thin film and then thermally activating it by laser annealing A step of forming an electrode, a source electrode, and a drain electrode ;
The method for manufacturing a thin film transistor mounting panel, wherein the heat treatment is performed in an air atmosphere in a range of 110 ° C. to 150 ° C. for 10 minutes to 30 minutes .
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