JPS6273670A - 薄膜トランジスタ装置の製造方法 - Google Patents

薄膜トランジスタ装置の製造方法

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JPS6273670A
JPS6273670A JP60212969A JP21296985A JPS6273670A JP S6273670 A JPS6273670 A JP S6273670A JP 60212969 A JP60212969 A JP 60212969A JP 21296985 A JP21296985 A JP 21296985A JP S6273670 A JPS6273670 A JP S6273670A
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    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/67Thin-film transistors [TFT]

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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、非晶質シリコン(a−8i)等を用いた薄膜
トランジスタ(TPT)装置の製造方法に関する。
〔発明の概要〕
本発明は逆スタガー構造TPTの製造方法で。
(1)透明絶縁基板上にゲート電1愼・配線の形成、(
2)ゲート絶縁膜、高抵抗半導体薄膜及び低抵抗半導体
薄膜の多1脅半導体膜の連続堆積、(3)多層半導体膜
の選択エッチ、(4)透明導電膜の堆積、(5)ゲート
電極配線金マスクにした基板裏面からの露光で透明導電
膜によるスース及びドレイン電極の形成、(6)不要部
の透明4電膜の除去、(7)露出した低抵抗半導体薄膜
の除去、から成る。チャンネル長が自己整合的にきめら
ハるので、大面積TFT装置や短チャンネルTFTに最
適である。
〔従来の技術〕
a−8i  TFTは液晶表示装置等に応用されつつあ
るが、大画面化する場合に従来製造方法ではいくつかの
問題がある。第2図に沿って従来方法について説明する
。この例は%開昭60−18966に示されたTFTの
断面図で、絶縁基板1上tこゲート電極12全形成する
工程、ゲートM!3R膜13、半導体薄膜14を堆積し
半導体薄膜14を所定の形に残す工程、今頃薄膜50金
准横し半導体1Q14を被う様に選択除去する工程、透
明導電膜6を堆積して所定形状に成形すると共にチャン
ネルとなる半導体膜14上の透明導電膜6と金属膜50
を除去しソース電極25、ドレイン′1!、極26及び
透明溝1[膜6による電極配線55.56を形成する工
程よシ成る。工程が簡単であるがしかし、A4等の大間
積装置化を行なうときには、次の様な問題がおる。(1
)ソースまたはドレイン電極25゜26とゲート電極1
2との平面的オーバラップ寸法Δt1.^t2はアライ
ナ−の層間位置合わせ精度から最少値がきまり、通常5
μm以上必要であるが、TPTの性能上この値は容量増
大のため大きすぎる。一方(2)、チャンネル長りもア
ライナ−の解像力できまり通常10μm以上で歩留りを
考慮すれば20μm程度必要で、所望のTF’T特性に
は長ずざる。また、短チャンネルTEl’Tにこの例全
適用すれば、Δ4 、Δt2の存在のため容量が大きく
高速特性に限界かりる。同様な問題は、特開昭60−4
2868や60−50963にもある。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は上述の問題点を解決するためになされ、大面積
化ま友は短チャンネル化が各易なTFTの製造方法全提
供するものである。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明では、ソース及びドレイン電極に透明導電膜を用
い、ゲート電極をマスクにした基板裏側からの光照射露
光によるソース及びドレイン電極の自己整合的形成全行
なう。その工程は、(1)透明絶縁基板上に不透明な第
1導電勅によるゲート電極・配線の選択1ト成、(2)
ゲート絶縁膜、高抵抗半導体薄膜が低抵抗半導体薄膜か
ら成る多層半導体膜の連続堆積、(3)多−半導体膜を
ゲート′電極上に島状に残す選択エッチ、(4)透明導
電膜の准墳、(5)ネガレジスト全塗布し前述の基板裏
面からの露光により、チャンネル上の透明導電膜の除去
、(6)不要部の透明導電膜亀膜?除去してソース及び
ドレイン電極の形成、(7)露出した低抵抗半導体N、
膜の除去、から成る。多層半導体膜の選択エッチも、ボ
ジレシスト金剛いた基板裏面からの露光でセルファライ
ン的に行なえる。
〔作用〕
本発明はソース及びドレイン電極の形成に、ゲート電極
全マスクとした基板裏面霧光を利用しているので、アラ
イナ−の層間位置合わせ精度及び等偉力の影#を受けな
い。その他の工程では、上2アライナ−の性能制限はほ
とんど受けないので、大面積基板化や短チャンネル化が
容易となる。また、上記裏面露光は、多層半導体膜の厚
み全充分薄くし、ソース及びドレイン電極に透明導電膜
を用いることによって可能となるものである。
〔実施例〕
(a)  実施例I  Tll’T製造工程断面図(第
1図)第1図は本発明によるTPTの製造工程に沿った
断面図を示す。第1図(a)は、透明な絶縁基板1上に
不透明な第1導電膜2によってケート′[電極・配線1
2全形成し念状態ケ示す。基板1は、ガラス、石英等が
用いられ、箸1導[膜2には主に金属膜でCr、MO,
W、Ta、Ni、At等が使用され、例えばCr膜の場
合0.1〜(12μm4である。
第1図(b) h、ゲート絶縁fit3、高抵抗a−8
土膜5、na−8i膜5を連続的に堆積した状態を示す
。これらの喚はプラズマcVD、元CVD等で堆積でき
、ゲート絶縁膜15には810Xや5iNX膜が用いら
れる。高抵抗a−8i膜4及びna−8i膜5の厚みは
、紫外光が充分透過する様それぞれ500A以下、30
OA以下が通常選ばれる。
第1図(c)は、高抵抗a−8i膜4、na−8i膜5
から成る2層半導体@10のTFT部分を島状に選択エ
ッチした断面でめる。2層半導体膜10の幅はゲート電
極12の幅以上が望ましいが、2〜6μm程度の狭さま
では許容できる3 11図(d)は、透明導電膜6を堆積後ネガレジスト8
を迦布し、基板裏面より光を照射してゲート[i12’
i−マスクにレジスト8をバターニングし、しかる後透
明導電膜6を選択エッチし友状態でおる。透明導電膜6
には工TOや5n02等のスパンター膜や蒸着膜、(j
VD膜が用いられる。基板1の裏面からの光照射は、表
面側からの適正照射時間の数100〜数1000倍が必
要である。この礪光量に応じて、ゲート電極12とソー
ス及びドレイン電極15.16のオルバー2フプ寸法が
きめられ、例えば05〜3μm程度になる。
第1図(e)では、レジスト8を除去後、不要部の透明
24電膜を選択エッチし、さらに露出し7tn“a−8
i膜5を除去して、チャンネル領域14となる高抵抗a
−8i膜4の両端に接し互いに分離されたna−8i膜
5によるソース領域15とドレイン領域16、及び透明
導電膜6によるソース電極25とドレイン電極26i形
成した状態を示す。
na−8i膜5の除去には、at系のガス全円いたプラ
ズマエッチ、反応性イオンエッチ、光エッチが高抵抗a
−8i膜4との選択性の上で望ましい。
ゲート電極配疎に上のコンタクト開孔は、この後または
第1図(c)の後に必要に応じ形成できる。
(b)  実施例Z 単位画素の製造(第3図及び第4
図)本発明を液晶表示装置用TPT基板に適用した例を
単位画素につき第5図及び第4図で説明する。第3図は
マスクの構成例の平面図全示し、図中Aはゲート電極配
線、Bはドレイン電極及び画素電極金倉むソース’!極
、Cはドレイン′屯摘記。
線のための補助マスクである。以下の製造工程は第4図
によって説明する。第4図は第5図のa−a′に沿った
断面を示して訃り、第4図(e)は、基板1上に第1導
電膜2を堆積し、マスクAを用いゲート電極配線12を
形成し、ゲート絶縁膜13、高抵抗a−8i@4、na
−8i膜5を堆積した後、ポジレジスト18を塗布し裏
面露光によってパターニングした状態である。ポジレジ
スト18はマスクAとほぼ同一形状に残でれる。この後
、2層半導体膜10f、選択エンチし、絶R膜7を堆積
し、再び裏面露光でネガレジスト28をバターニングし
た状態が第4図(b)である。絶縁膜7にはsi□x等
が堆積さn、ゲート絶縁膜15の補強に用いられる。第
4図Cは、絶縁膜7に2#半導体膜10上に開孔を設け
た後、透明4電膜6全堆積し再度の裏面露光でネガレジ
スト8全バターニングした状態である。この場合の裏面
露光は、絶縁膜7の開孔端よシ内側にレジストバターニ
ングで真る様過度の露光を行なう。捷た、裏面露光によ
ってゲート電極配線12(29半導体膜10)上のレジ
ストは感光されないので、将来のゲート電事配線12と
ドレイン電極配線26との交差部分をマスクCを用いて
表面側から露光する。マスクCは。
この様にゲート電極配線12と透明導電膜6を重畳させ
る部分例えば容量の形成にも利用できる。
第4図(d、)は、透明導電膜を第4図(c)の状態で
選択エッチ後、再び透明溝m膜の不要部分全マスクBを
用いて選択エッチし、さらにレジストを除去後露出した
na−8i膜5f:透明導’0IJ6’8::マスクに
選択エッチして完成した断面でるる。これによって、分
離されたソース及びドレイン領域(n+a−81膜)1
5.16とソース及びドレイン電極(透明導電膜)25
.26が形成される。マスクB[、チャンネル領域14
上をマスクするので、第2図の従来例の如き層間位置合
わせ精度は荒くても良い。
また、TPT部以外のゲート電極配線12上には高抵抗
asi暎4が残るが、距離が充分長いので〒FT同志の
クロストークは−i¥i視できる。この部分に絶縁1f
Q 7とna−8i膜5が端部でオーバーランプしてい
る場合は、透明導電膜6をマスクに絶IRPA7′f:
部分的に除去した後na−8i膜5を除去すればよい。
第4図(b)の絶縁膜7の選択エッチをオーバーエッチ
すれば、第4図(c)のS面露光は必ずしもオーバー露
光の必要はない。
本例では、ゲート1i1.’m配線12の外部取り出し
部は図示していないが、ゲート絶R喚13、高抵抗a−
8i情4、na−8i膜5の堆積時に外部取り出し部に
堆積さハない様にマスクすることでマスク工程の追加な
しで容易に形成できる。また、補助マスクであるマスク
Cも、ゲート電極配線12のドレイ/電極26との交差
部分を細くすること及び裏面オーバー露光によって不要
にできる。さらに%22層半導膜10全島状領域とする
前にna−81膜5上に付加透明4賎膜を堆積し、付加
透明導電膜と2層半導体膜を島状領域にして、ソース・
ドレイン電極25.26の補強することも可能である。
〔発明の効果〕
以上の様に本発明によiば、マスク枚数6〜4枚の簡単
な工程で大面積のTl’T装置または短チャンネルTU
T装置が製造可能でおる。
主に半導体薄膜にa−8i膜を用いる例を述べてきたが
、多結晶シリコン膜にも同様に適用できるし、他の半導
体薄膜にも同様である。また、nチー’r−/ネルTF
Tに限らずpチャンネルTPTにも適用される。
【図面の簡単な説明】
第1図(e)〜(e)は本発明によるTFTの製造工程
に沿った断面図、*2図は従来の製造方法によるTPP
T断面図、第3図ならびに第4図(a)〜(d)は本発
明の他の実施例の図でめり、第3図は平面マスク図、第
4図(a)〜(d)は第3図中a −a’線に沿った工
程順断面図である。 1・・・・・・基 板     2・・・・・・第1導
電膜¥IL膜4・・・・・・高抵抗半導体薄膜5・・・
・・・低抵抗半導体重6・・・・・・透明導電膜   
   膜7・・・・・・絶縁膜     8.18.2
8・・・・・・レジス10・・・・・・2#半導体膜 
       ト12・・・・・・ゲート′電極配線1
3・・・・・・ゲート絶縁膜14・・・・・・チャンネ
ル領域15・・・・・・ソース領域16・・・・・・ド
レイン領域 25・・・・・・ソース奄極26・・・・
・・ドレイ/電極 以   上 本発明(二よるTFTの粗造工程横断面図に来のTPT
断面凹 第2図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)(a)透明絶縁基板上に不透明な第1導電膜より
    成るゲート電極及び配線を選択的に形成する第1工程。 (b)ゲート絶縁膜、高抵抗半導体薄膜及び低抵抗半導
    体薄膜から少なくとも成る多層半導体膜を順次連続的に
    堆積する第2工程。 (c)前記ゲート電極上の前記多層半導体膜を島状領域
    として形成するべく選択エッチする第3工程。 (d)透明導電膜を堆積する第4工程。 (e)ネガレジストを塗布後、前記基板裏面からの光照
    射及びオーバー露光により、ゲート電極及び配線上以外
    にレジストを選択的に残し、該レジストをマスクに前記
    多層半導体膜表面の一部に接する透明導電膜を選択形成
    する第5工程。 (f)さらに不要部の透明導電膜を選択エッチして少な
    く共ソース及びドレイン電極を形成する第6工程。 (g)第6工程により露出した低抵抗半導体薄膜を選択
    エッチし、ソース及びドレイン電極及び高抵抗半導体薄
    膜に接する低抵抗半導体から成るソース及びドレイン領
    域を形成する第7工程。 より少なく共成る薄膜トランジスタ装置の製造方法。
  2. (2)前記第5工程において、前記基板裏面からの光照
    射及び露光後、さらに基板表面側よりマスクを介して露
    光し、前記選択エッチ後ゲート電極及び配線上で前記多
    層半導体膜上の一部を横断する透明導電膜も設ける工程
    を含める特許請求の範囲第1項記載の薄膜トランジスタ
    装置の製造方法。
  3. (3)前記第3工程が、多層半導体膜上にポジレジスト
    を塗布し、前記基板裏面からの光照射及び露光によつて
    ゲート電極及び配線上にほぼ同一形状のレジストを残し
    、該レジストをマスクに前記島状領域を形成することを
    特徴とする特許請求の範囲第1項または第2項記載の薄
    膜トランジスタ装置の製造方法。
  4. (4)前記第3工程の後、絶縁膜を堆積する工程、ネガ
    レジストを塗布し基板裏面からの光照射、露光を利用し
    て前記島状領域上の前記絶縁膜を除去する工程を行ない
    、前記第4工程を行なうことを特徴とする特許請求の範
    囲第3項記載の薄膜トランジスタ装置の製造方法。
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