JPH0273640A - 薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、逆スタガー構造の薄膜トランジスタの製造方
法に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、逆スタガー構造の薄膜トランジスタは、第３図お
よび第４図に示すような製造方法で製造されている。

この薄膜トランジスタの製造方法を説明すると、まず第
３図（ａ）および第４図（ａ）に示すように、絶縁基板
１上に、ゲート電極Ｇ１ゲート絶縁膜２．１−ａ−８ｌ
半導体膜３、ｎ”−ａ−８１コンタクト膜４、ソースお
よびドレイン電極となる電極金属膜５を順次積層形成す
る。次に、上記電極金属膜５の上にフォトレジストを塗
布してこれを露光現像処理することにより、第３図（ｂ
）および第４図（ｂ）に示すように、薄膜トランジスタ
のチャンネル部に対応する部分を除いて電極金属膜５全
体を覆うレジストマスク６を形成する。

次に、このレジストマスク６をマスクとして上記電極金
属膜５のチャンネル部対応部分をエツチングし、この電
極金属膜５を第３図（ｃ）および第４図（ｅ）に示すよ
うにソース電極Ｓとドレイン電極りとに分離するととも
に、このソース、ドレイン電極Ｓ、Ｄ間のコンタクト膜
４をエツチング除去して薄膜トランジスタを完成する。

〔発明が解決しようとする課題〕

ところで、上記薄膜トランジスタは、そのチャンネル長
（ソース電極Ｓとドレイン電極りとの間隔）Ｌと、チャ
ンネル幅（ソース電極Ｓとドレイン電極りの対向幅）Ｗ
との比Ｗ／Ｌが大きいほど、大きなドレイン電流を流し
て高速動作させることができるが、チャンネル幅Ｗを大
きくするのではトランジスタが大面積化してしまうため
に、液晶パネルに薄膜トランジスタをスイッチング素子
として用いた場合に、画素の表示面積が小さくなり、表
示品質が低下する。そこで、Ｗ／Ｌを大きくするには、
チャンネル長りを小さくすることが望まれる。

しかしながら、上記従来の薄膜トランジスタの製造方法
では、フォトレジストからなるレジストマスク６をマス
クとして電極金属膜５をエツチングすることにより、こ
の電極金属膜５をソース電極Ｓとドレイン電極りとに分
離するとともに、このソース、ドレイン電極Ｓ、Ｄ間の
コンタクト膜４をエツチング除去しているために、製造
される薄膜トランジスタのチャンネル長しは、レジスト
マスク６の開口幅によって決まることになり、このレジ
ストマスク６の開口幅はフォトレジストの最小解像度以
下には小さくできないから、薄膜トランジスタのチャン
ネル長しは最少でも数ｐ程度が限界であった。

本発明は上記のような実情にかんがみてなされたもので
あって、その目的とするところは、チャンネル長を大幅
に小さくすることができる薄膜トランジスタの製造方法
を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、絶縁基板上に
、ゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体膜、コンタクト膜
、ソースおよびドレイン電極となる電極金属膜を順次積
層形成した後、この電極金属膜の上にマスク用金属膜を
形成し、このマスク用金属膜の上にチャンネル形成部を
含んでこのマスク用金属膜のソース電極側またはドレイ
ン電極側全体を覆うレジストマスクを形成して、このマ
スク用金属膜の前記レジストマスクで覆われていない部
分を除去し、このマスク用金属膜のレジストマスク端に
露出するチャンネル形成部側の端面を陽極酸化した後、
前記レジストマスクを剥離して前記マスク用金属膜をエ
ツチング処理することによりこのマスク用金属膜の陽極
酸化された部分だけをチャンネル部マスクとして前記電
極金属膜上に残し、この状態で前記電極金属膜の表面を
酸化させてこの電極金属膜の前記チャンネル部マスクで
覆われていない部分の表面に酸化膜を生成させた後に、
前記チャンネル部マスクを除去し、この部分の前記電極
金属膜を前記酸化膜をマスクとしてエツチングして前記
電極金属膜をソース電極とドレイン電極とに分離すると
ともに、このソース電極とドレイン電極との間の前記コ
ンタクト膜をエツチング除去することを特徴とするもの
である。

〔作用〕

この製造方法によれば、ソースおよびドレイン電極とな
る電極金属膜の上にマスク用金属膜の一部分（チャンネ
ル形成部）を陽極酸化したチャンネル部マスクを形成し
て、電極金属膜のチャンネル部マスクで覆われていない
部分の表面を酸化させ、この後チヤンネル部マスクを除
去してこの部分の電極金属膜を、この部分以外の金属膜
表面に生成させた酸化膜をマスクとしてエツチングする
ことにより、前記電極金属膜をソース電極とドレイン電
極とに分離するとともに、このソース電極とドレイン電
極との間のコンタクト膜をエツチング除去しているから
、製造される薄膜トランジスタのチャンネル長つまりソ
ース、ドレイン電極の間隔は、前記チャンネル部マスク
の幅と同じになる。そして、このチャンネル部マスクは
、電極金属膜の上に形成したマスク用金属膜の上にチャ
ンネル形成部を含んでこのマスク用金属膜のソース電極
側またはドレイン電極側全体を覆うレジストマスクを形
成して、このマスク用金属膜の前記レジストマスクで覆
われていない部分を除去し、このマスク用金属膜のレジ
ストマスク端に露出するチャンネル形成部側の端面を陽
極酸化した後に、前記レジストマスクを剥離してマスク
用金属膜をエツチング処理することによりこのマスク用
金属膜の陽極酸化された部分だけを電極金属膜上に残す
ことによって形成されるものであるから、このチャンネ
ル部マスクの幅は、マスク用金属膜の端面からの陽極酸
化深さによって決まることになる。

そして、この陽極酸化深さはかなり小さく選ぶことがで
きるから、本発明の製造方法によれば、チャンネル長を
従来のものに比べて大幅に小さくでき、したがって、動
作特性のよい薄膜トランジスタを得ることができる。

〔実施例〕

以下、本発明の薄膜トランジスタの製造方法について、
その一実施例を第１図および第２図を参照して説明する
。

まず、第１図（ａ）および第２図（ａ）に示すように、
ガラス等からなる絶縁基板１上に、Ｃｒからなるゲート
電極Ｇ（厚さｔｏｏｏ人）を形成し、その上に、ＳＩＮ
からなるゲート絶縁膜２（厚さ３０００人）と、１−ａ
−３ｌ半導体膜３（厚さ１０００人）と、ｎ”−ａ−３
１コンタクト膜４（厚さ２５０人）とをプラズマＣＶＤ
法によって順次堆積させ、さらにその上にＴａを蒸着ま
たはスパッタリング法により３０００人の厚さに堆積さ
せてソースおよびドレイン電極となる電極金属膜５を形
成した後、この電極金属膜５の上に、ｌ）を蒸着または
スパッタリング法により３０００人に厚さに堆積させて
マスク用金属膜７を形成し、この後、上記マスク用金属
膜７と電極金属膜５とコンタクト膜４および半導体膜３
を、フォトリソグラフィ法によってソース、ドレイン電
極およびその間のチャンネル部の輪郭形状にバターニン
グする。

次に、上記マスク用金属膜７の上にフォトレジストを塗
布してこれを露光現像処理することにより、第１図（ｂ
）および第２図（ｂ）に示すように、チャンネル形成部
を含んでマスク用金属膜７のソース電極側またはドレイ
ン電極側（図ではドレイン電極側）全体を覆うレジスト
マスク８を形成し、マスク用金属膜７のレジストマスク
８で覆われていない部分を、塩素系ガス（ＣＣｇ４　。

ＢＣＮ３．Ｃ４Ｆ６等）によるドライエツチングによっ
て除去する。

この後、基板全体を１０％硫酸溶液（２０”Ｃ）中に浸
し、マスク用金属膜７のレジストマスク８で覆われてい
ない側（図ではソース電極側）を陽極として、マスク用
金属膜７のレジストマスク端に露出するチャンネル形成
部側の端面を陽極酸化する。

第１図（ｃ）および第２図（Ｃ）は、このときの状態を
示しており、７ａは陽極酸化された部分を示している。

この陽極酸化は、マスク用金属膜７の端面の面積に基づ
いて単位面積当り１〜２Ａ／ｄｍの電流を流して行なわ
れ、これにより１０秒〜３分の陽極酸化処理で、０．１
ｐ〜１ｐの深さ（膜端面からの横方向の深さ）の酸化層
（Ａｇ２Ｏ３）が得られる。

次に、第１図（ｄ）および第２図（ｄ）に示すように、
レジストマスク８を剥離してから、マスク用金属膜７を
エツチング（塩素系ガスによるドライエツチング）処理
することにより、このマスク用金属膜７の陽極酸化され
ていない部分をＡｌＩ３０３に対して選択的に除去し、
マスク用金属膜７の陽極酸化された部分７ａだけをチャ
ンネル部マスクとして電極金属膜５上に残す。

次に、この状態で・電極金属膜５の表面を、陽極酸化法
、酸素プラズマ酸化法、熱酸化法等により１ｆｆｌ化さ
せ、この電極金属膜５のチャンネル部マスク７ａで覆わ
れていない部分の表面に酸化膜（Ｔａ　２０５　）５ａ
を生成サセル。

この後、チャンネル部マスク（八Ω２０３）７ａを塩酸
水溶液によりエツチング除去し、この部分の電極金属膜
５を、この部分以外の金属膜５表面に生成させた酸化膜
５ａをマスクとして、ＤＦ４ガスによるドライエツチン
グにより除去し、第１図（ｅ）および第２図（ｅ）に示
すように電極金属膜５をソース電極Ｓとドレイン電極り
とに分離するとともに、このソース電極Ｓとドレイン電
極りとの間のコンタクト膜４を、ＣＦ４またはＣＣΩ４
ガスによるドライエツチングにより除去してチャンネル
部を形成し、薄膜トランジスタを完成する。

しかして、上記薄膜トランジスタの製造方法によれば、
ソースおよびドレイン電極となる電極金属膜５の上にマ
スク用金属膜７の一部分（チャンネル形成部）を陽極酸
化したチャンネル部マスク７ａを形成して、電極金属膜
５のチャンネル部マスク７ａで覆われていない部分の表
面を酸化させ、この後チャンネル部マスク７ａを除去し
てこの部分の電極金属膜５を、この部分以外の金属膜表
面に生成させた酸化膜５ａをマスクとしてエツチングす
ることにより、前記電極金属膜５をソース電極Ｓとドレ
イン電極りとに分離するとともに、このソース？ｔＳｔ
ｉｓとドレイン電極りとの間のコンタクト膜４をエツチ
ング除去しているから、製造される薄膜トランジスタの
チャンネル長しつまりソース、ドレイン電極Ｓ、Ｄの間
隔は、前記チャンネル部マスク７ａの幅と同じになる。

そして、このチャンネル部マスク７ａは、電極金属膜５
の上に形成したマスク用金属膜７の上にチャンネル形成
部を含んでこのマスク用金属膜７のソース電極Ｓ側また
はドレイン電極り側全体を覆うレジストマスク８を形成
して、このマスク用金属膜７の前記レジストマスク８で
覆われていない部分をエツチング除去し、このマスク用
金属膜７のレジストマスク端に露出するチャンネル形成
部側の端面を陽極酸化した後に、前記レジストマスク８
を剥離してマスク用金属膜７をエツチング処理すること
によりこのマスク用金属膜７の陽極酸化された部分だけ
を７１ｉ＋金属膜５上に残すことによって形成されるも
のであるから、このチャンネル部マスク７ａの幅は、マ
スク用金属膜７の端面からの陽極酸化深さによって決ま
ることになり、この陽極酸化深さはかなり小さく選ぶこ
とができるから（上記実施例では０．１ｐ〜１ｐ）、チ
ャンネル長りを従来のものに比べて大幅に小さくしてチ
ャンネル長しとチャンネル幅Ｗとの比を大きくした、大
きなドレイン電流を流して高速動作させることができる
動作特性のよい薄膜トランジスタを得ることができる。

〔発明の効果〕

本発明の薄膜トランジスタの製造方法によれば、ソース
、ドレイン電極となる電極金属膜を、その上に形成した
マスク用金属膜の端面を陽極酸化して形成したチャンネ
ル部マスクの幅でエツチングしてソース電極とドレイン
電極とに分離するものであるから、チャンネル長を大幅
に小さくした動作特性のよい薄膜トランジスタを製造す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例を示したもので
、第１図（ａ）〜（ｅ）は薄膜トランジスタの各製造工
程における断面図、第２図（ａ）〜（ｅ）は第１図（ａ
）〜（ｅ）の平面図である。 第３図および第４図は従来の薄膜トランジスタの製造方
法を示したもので、第３図（ａ）〜（ｃ）は薄膜トラン
ジスタの各製造工程における断面図、第４図（ａ）　〜
（ｃ）は第３図（ａ）　〜（ｃ）の平面図である。 １・・・絶縁基板、Ｇ・・・ゲート電極、２・・・ゲー
ト絶縁膜、３・・・半導体膜、４・・・コンタクト膜、
５・・・電極金属膜、５ａ・・・酸化膜、７・・・マス
ク用金属膜、７ａ・・・チャンネル部マスク（陽極酸化
部）Ｓ・・・ソース電極、Ｄ・・・ドレイン電極。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 第３ 図 第４ 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 絶縁基板上に、ゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体膜、
   コンタクト膜、ソースおよびドレイン電極となる電極金
   属膜を順次積層形成した後、この電極金属膜の上にマス
   ク用金属膜を形成し、このマスク用金属膜の上にチャン
   ネル形成部を含んでこのマスク用金属膜のソース電極側
   またはドレイン電極側全体を覆うレジストマスクを形成
   して、このマスク用金属膜の前記レジストマスクで覆わ
   れていない部分を除去し、このマスク用金属膜のレジス
   トマスク端に露出するチャンネル形成部側の端面を陽極
   酸化した後、前記レジストマスクを剥離して前記マスク
   用金属膜をエッチング処理することによりこのマスク用
   金属膜の陽極酸化された部分だけをチャンネル部マスク
   として前記電極金属膜上に残し、この状態で前記電極金
   属膜の表面を酸化させてこの電極金属膜の前記チャンネ
   ル部マスクで覆われていない部分の表面に酸化膜を生成
   させた後に、前記チャンネル部マスクを除去し、この部
   分の前記電極金属膜を前記酸化膜をマスクとしてエッチ
   ングして前記電極金属膜をソース電極とドレイン電極と
   に分離するとともに、このソース電極とドレイン電極と
   の間の前記コンタクト膜をエッチング除去することを特
   徴とする薄膜トランジスタの製造方法。