JP2001189463A - 薄膜トランジスターの製造方法 - Google Patents
薄膜トランジスターの製造方法Info
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- H01L29/78621—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device characterised by the drain or the source properties, e.g. the doping structure, the composition, the sectional shape or the contact structure with LDD structure or an extension or an offset region or characterised by the doping profile
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明は電気化学重合法によって蒸着された
ポリマー層によって薄膜トランジスターのオフセット、
及びＬＤＤ領域を簡単に形成できる薄膜トランジスター
の製造方法を提供する。 【解決手段】 基板２０上に定義された活性層２４、そ
の上に積層された絶縁層２６、及びその絶縁層２６上に
形成されたゲート電極２８を有し、前記活性層２４の所
定領域にイオンを注入させ、オフセット、及びＬＤＤ領
域３０を定義する薄膜トランジスターの製造方法におい
て、前記ゲート電極２８に一方の極性を接続し、前記ゲ
ート電極２８と水平に位置した対向電極に他方の極性を
接続して前記ゲート電極２８と対向電極の間に発生する
電界により、ゲート電極２８の側面に所定幅を有するポ
リマー層３２を形成する。
ポリマー層によって薄膜トランジスターのオフセット、
及びＬＤＤ領域を簡単に形成できる薄膜トランジスター
の製造方法を提供する。 【解決手段】 基板２０上に定義された活性層２４、そ
の上に積層された絶縁層２６、及びその絶縁層２６上に
形成されたゲート電極２８を有し、前記活性層２４の所
定領域にイオンを注入させ、オフセット、及びＬＤＤ領
域３０を定義する薄膜トランジスターの製造方法におい
て、前記ゲート電極２８に一方の極性を接続し、前記ゲ
ート電極２８と水平に位置した対向電極に他方の極性を
接続して前記ゲート電極２８と対向電極の間に発生する
電界により、ゲート電極２８の側面に所定幅を有するポ
リマー層３２を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、薄膜トランジスタ
ーの製造方法に関するものであり、特に漏洩電流を減ら
すためのＬＤＤ（ｌｉｇｈｔｌｙ ｄｏｐｅｄ ｄｒａｉ
ｎ）及びオフセット構造を含む薄膜トランジスターの製
造方法に関するものである。
ーの製造方法に関するものであり、特に漏洩電流を減ら
すためのＬＤＤ（ｌｉｇｈｔｌｙ ｄｏｐｅｄ ｄｒａｉ
ｎ）及びオフセット構造を含む薄膜トランジスターの製
造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】薄膜トランジスターは、表示特性の優秀
性のためにアクティブマトリクス液晶表示装置のような
平板表示素子などで、画素のオン・オフスイッチング素
子として広く活用されている。この時、ここに適用され
る薄膜トランジスターは高い耐電気性とオン・オフ電流
比が要求される。
性のためにアクティブマトリクス液晶表示装置のような
平板表示素子などで、画素のオン・オフスイッチング素
子として広く活用されている。この時、ここに適用され
る薄膜トランジスターは高い耐電気性とオン・オフ電流
比が要求される。
【０００３】薄膜トランジスターの種類は、非晶質シリ
コントランジスターと多結晶シリコントランジスターが
知られている。多結晶シリコンが非晶質シリコンに比べ
て電子移動率を始めとして、いろんな面で性能と信頼度
が優れるという評価を得ているが、高温状態で成膜しな
ければならない問題があるため、一般的に非晶質シリコ
ン薄膜トランジスターの方が実用化されている。
コントランジスターと多結晶シリコントランジスターが
知られている。多結晶シリコンが非晶質シリコンに比べ
て電子移動率を始めとして、いろんな面で性能と信頼度
が優れるという評価を得ているが、高温状態で成膜しな
ければならない問題があるため、一般的に非晶質シリコ
ン薄膜トランジスターの方が実用化されている。
【０００４】しかし、最近エキシマレーザ装備などを活
用して低温状態で多結晶シリコン膜を形成できる技術の
進歩により、多結晶シリコン薄膜トランジスターに関す
る関心が高まっているのが実情である。
用して低温状態で多結晶シリコン膜を形成できる技術の
進歩により、多結晶シリコン薄膜トランジスターに関す
る関心が高まっているのが実情である。
【０００５】多結晶シリコン薄膜トランジスターの製造
には、基本的に非晶質シリコンを成膜し、ここにエキシ
マレーザを照射して非晶質シリコンを多結晶シリコンに
成長させる方式が採用されている。
には、基本的に非晶質シリコンを成膜し、ここにエキシ
マレーザを照射して非晶質シリコンを多結晶シリコンに
成長させる方式が採用されている。
【０００６】こうして、得られる多結晶シリコン薄膜ト
ランジスターの電流特性は、単結晶シリコンと比較でき
るぐらいに優れている。しかし、多結晶シリコンは、多
くの部分で特有のトラップ準位を持っているので、オフ
状態では漏洩電流が多量発生する短所を持っており、非
晶質シリコン薄膜トランジスターに比べて工程数が多く
なる短所を持っている。
ランジスターの電流特性は、単結晶シリコンと比較でき
るぐらいに優れている。しかし、多結晶シリコンは、多
くの部分で特有のトラップ準位を持っているので、オフ
状態では漏洩電流が多量発生する短所を持っており、非
晶質シリコン薄膜トランジスターに比べて工程数が多く
なる短所を持っている。
【０００７】これを解決する方法として、ソース電極と
ドレイン電極との間にドーピングされない領域、すなわ
ち、オフセット領域を介在させて漏洩電流を遮断しよう
とする試みが行われている。さらに、低濃度イオンドー
ピングを通じてＬＤＤ領域を追加し、オフセット領域を
安定化させる方法などが試みられている。
ドレイン電極との間にドーピングされない領域、すなわ
ち、オフセット領域を介在させて漏洩電流を遮断しよう
とする試みが行われている。さらに、低濃度イオンドー
ピングを通じてＬＤＤ領域を追加し、オフセット領域を
安定化させる方法などが試みられている。
【０００８】上述した方法を図５に基づいて説明する。
【０００９】上述の方法では、図５のように、基板２の
上部に薄膜装備を利用して酸化膜を蒸着させ、バッファ
層４を形成する。このバッファ層４の上部に活性層６を
形成した後、その上にゲート絶縁膜８を積層形成し、フ
ォトリソグラフィー法でゲート電極１０を形成する。
上部に薄膜装備を利用して酸化膜を蒸着させ、バッファ
層４を形成する。このバッファ層４の上部に活性層６を
形成した後、その上にゲート絶縁膜８を積層形成し、フ
ォトリソグラフィー法でゲート電極１０を形成する。
【００１０】そして、上記のようにゲート電極１０を形
成した後、ゲート電極１０の形成に使用したフォトレジ
スト層を除去し、新しいフォトレジスト層を前記ゲート
電極１０より少し広い幅で塗布されるようにパターンニ
ングし、露光、現象することによって前記活性層６の両
端部にソース、またはドレイン接続層１２を定義してお
く。
成した後、ゲート電極１０の形成に使用したフォトレジ
スト層を除去し、新しいフォトレジスト層を前記ゲート
電極１０より少し広い幅で塗布されるようにパターンニ
ングし、露光、現象することによって前記活性層６の両
端部にソース、またはドレイン接続層１２を定義してお
く。
【００１１】次いで、イオンドーピング法として前記接
続層１２を高濃度ドーピングしてフォトレジスト層を除
去すると、ゲート電極１０と接続層１２との間にオフセ
ット領域が残される。このオフセット領域は、前記ゲー
ト電極１０をマスクにして広くドーピングさせると、Ｌ
ＤＤ領域１４になる。最後にゲート電極１０の上面に層
間絶縁膜１６を積層し、前記接続層１２からソース電極
１８、及びドレイン電極１９を導出して完成する。
続層１２を高濃度ドーピングしてフォトレジスト層を除
去すると、ゲート電極１０と接続層１２との間にオフセ
ット領域が残される。このオフセット領域は、前記ゲー
ト電極１０をマスクにして広くドーピングさせると、Ｌ
ＤＤ領域１４になる。最後にゲート電極１０の上面に層
間絶縁膜１６を積層し、前記接続層１２からソース電極
１８、及びドレイン電極１９を導出して完成する。
【００１２】このように、従来の薄膜トランジスターで
ＬＤＤ、またはオフセット領域を形成するためには、ゲ
ート電極を形成するためのフォトリソグラフィーを行っ
た後、再びフォトリソグラフィーを実施すべきであり、
このようなフォトリソグラフィー工程は周知のように、
フォトレジスト塗布、露光及びエッチングなどのいろい
ろな段階を経て行われるので、実際の工程数は、いくつ
かの段階に分けられる。
ＬＤＤ、またはオフセット領域を形成するためには、ゲ
ート電極を形成するためのフォトリソグラフィーを行っ
た後、再びフォトリソグラフィーを実施すべきであり、
このようなフォトリソグラフィー工程は周知のように、
フォトレジスト塗布、露光及びエッチングなどのいろい
ろな段階を経て行われるので、実際の工程数は、いくつ
かの段階に分けられる。
【００１３】従って、フォトレジスト工程の追加をする
ことなくＬＤＤ領域を形成する方法の開発が要求されて
きた。これによって高濃度イオンドーピングを行った
後、ゲート電極を陽極酸化処理してその断面積が陽極酸
化層によって浸食されることにより、活性層に自然的に
オフセット領域を形成する方式が試みられた。
ことなくＬＤＤ領域を形成する方法の開発が要求されて
きた。これによって高濃度イオンドーピングを行った
後、ゲート電極を陽極酸化処理してその断面積が陽極酸
化層によって浸食されることにより、活性層に自然的に
オフセット領域を形成する方式が試みられた。
【００１４】しかし、この方式は陽極酸化処理によるゲ
ート電極の面積縮小効果が制限的であり、しかもこの方
式を採用すると、ゲート電極の厚さが陽極酸化膜の厚さ
程、薄くなる結果になって電流の流れが悪くなる。ま
た、陽極酸化膜の成長によってソース電極とドレイン電
極で断線が発生する可能性も高くなる。
ート電極の面積縮小効果が制限的であり、しかもこの方
式を採用すると、ゲート電極の厚さが陽極酸化膜の厚さ
程、薄くなる結果になって電流の流れが悪くなる。ま
た、陽極酸化膜の成長によってソース電極とドレイン電
極で断線が発生する可能性も高くなる。
【００１５】他の方法としてフォトレジストによって保
護されているゲート電極を湿式エッチングし、その側面
の腐食により、オフセット領域を形成する方法も試みら
れた。しかし、この方式では塗布されたフォトレジスト
層がイオンドーピング工程で堅くなるため、その後の工
程でこれを除去しにくくなる短所を持っている。そし
て、アライメントの精密度を確保しないと望むオフセッ
ト領域を得ることができない。
護されているゲート電極を湿式エッチングし、その側面
の腐食により、オフセット領域を形成する方法も試みら
れた。しかし、この方式では塗布されたフォトレジスト
層がイオンドーピング工程で堅くなるため、その後の工
程でこれを除去しにくくなる短所を持っている。そし
て、アライメントの精密度を確保しないと望むオフセッ
ト領域を得ることができない。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は電気
化学重合工程によって電着されたポリマー層により薄膜
トランジスターのオフセット、及びＬＤＤ領域を簡単に
形成できる薄膜トランジスターの製造方法を提供するこ
とを目的とする。
化学重合工程によって電着されたポリマー層により薄膜
トランジスターのオフセット、及びＬＤＤ領域を簡単に
形成できる薄膜トランジスターの製造方法を提供するこ
とを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】上述した目的を具現する
本発明の薄膜トランジスターの製造方法は、基板上に定
義された活性層、その上に積層された絶縁層、及びその
絶縁層の上に形成されたゲート電極を有し、前記活性層
の所定領域にイオンを注入させてオフセット、及びＬＤ
Ｄ領域を定義する薄膜トランジスターの製造方法におい
て、前記ゲート電極に一方の極性を接続し、前記ゲート
電極と水平に位置した対向電極に他方の極性を接続し、
前記ゲート電極と対向電極の間に発生する電界によって
ゲート電極の側面に所定幅を有するポリマー層を形成す
ることを特徴とする。
本発明の薄膜トランジスターの製造方法は、基板上に定
義された活性層、その上に積層された絶縁層、及びその
絶縁層の上に形成されたゲート電極を有し、前記活性層
の所定領域にイオンを注入させてオフセット、及びＬＤ
Ｄ領域を定義する薄膜トランジスターの製造方法におい
て、前記ゲート電極に一方の極性を接続し、前記ゲート
電極と水平に位置した対向電極に他方の極性を接続し、
前記ゲート電極と対向電極の間に発生する電界によって
ゲート電極の側面に所定幅を有するポリマー層を形成す
ることを特徴とする。
【００１８】この時、前記ポリマー層は、溶媒に溶けた
モノマーを含有する電解液に対向電極を入れて電気を印
加し、ポリマーを形成する電気化学重合法で形成する。
また、前記対向電極としては蓄積キャパシター用の電極
である共通電極を利用する。
モノマーを含有する電解液に対向電極を入れて電気を印
加し、ポリマーを形成する電気化学重合法で形成する。
また、前記対向電極としては蓄積キャパシター用の電極
である共通電極を利用する。
【００１９】前記対向電極としては、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａ
ｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｖ及
びＣの中から選ばれた１種、または２種以上の合金でで
きたものを使い、または前記対向電極は、ゲート電極の
材料を利用して製造することもできる。
ｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｖ及
びＣの中から選ばれた１種、または２種以上の合金でで
きたものを使い、または前記対向電極は、ゲート電極の
材料を利用して製造することもできる。
【００２０】前記溶媒としては、ＣＨ２Ｃｌ２、テトラ
ヒドロフラン（ＴＨＦ）、ＣＨ３ＣＮ、Ｎ、Ｎ−ジメチ
ルホルムアルデヒド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド
（ＤＭＳＯ）、アセトン及び水の中から選ばれた１種の
溶媒を利用できる。
ヒドロフラン（ＴＨＦ）、ＣＨ３ＣＮ、Ｎ、Ｎ−ジメチ
ルホルムアルデヒド（ＤＭＦ）、ジメチルスルホキシド
（ＤＭＳＯ）、アセトン及び水の中から選ばれた１種の
溶媒を利用できる。
【００２１】前記モノマーとしては、ビニル系モノマー
とアリル系モノマーを使い、前記ビニル系モノマーの場
合はメタクリル酸メチル、アクリルアミド、アクリル
酸、アクリロニトリル、またはスチレンの中から選ばれ
た一つを使う。そして、アリル系モノマーはアリルベン
ゼンを使う。また、前記モノマーとしては開環重合が可
能なカプロラクタム、またはスチレンスルフィドを使う
ことができる。
とアリル系モノマーを使い、前記ビニル系モノマーの場
合はメタクリル酸メチル、アクリルアミド、アクリル
酸、アクリロニトリル、またはスチレンの中から選ばれ
た一つを使う。そして、アリル系モノマーはアリルベン
ゼンを使う。また、前記モノマーとしては開環重合が可
能なカプロラクタム、またはスチレンスルフィドを使う
ことができる。
【００２２】一方、本発明による薄膜トランジスターの
製造方法は、基板上に選択的にバッファ層を形成し、前
記バッファ層の上の所定領域にパターンニングされた活
性層を定義し、前記活性層を含んだ上面に第１絶縁層、
及び金属層を連続して蒸着した後、前記金属層をパター
ンニングして前記活性層の上部にゲート電極を定義する
第１段階と、前記ゲート電極に一方の極性を接続した
後、電気化学重合法を利用してゲート電極にポリマー層
を形成する第２段階と、前記活性層に接続層を定義する
ために、前記ポリマー層をマスクにして高濃度のイオン
を注入する第３段階と、前記ポリマー層を除去する第４
段階と、前記ゲート電極を含む第１絶縁層の上に第２絶
縁層を塗布し、前記接続層にコンタクトホールを形成し
て金属層を蒸着した後、パターンニングしてソース電極
とドレイン電極を形成する第５段階を含んでなる。
製造方法は、基板上に選択的にバッファ層を形成し、前
記バッファ層の上の所定領域にパターンニングされた活
性層を定義し、前記活性層を含んだ上面に第１絶縁層、
及び金属層を連続して蒸着した後、前記金属層をパター
ンニングして前記活性層の上部にゲート電極を定義する
第１段階と、前記ゲート電極に一方の極性を接続した
後、電気化学重合法を利用してゲート電極にポリマー層
を形成する第２段階と、前記活性層に接続層を定義する
ために、前記ポリマー層をマスクにして高濃度のイオン
を注入する第３段階と、前記ポリマー層を除去する第４
段階と、前記ゲート電極を含む第１絶縁層の上に第２絶
縁層を塗布し、前記接続層にコンタクトホールを形成し
て金属層を蒸着した後、パターンニングしてソース電極
とドレイン電極を形成する第５段階を含んでなる。
【００２３】本発明は、前記第１段階または第４段階の
後に前記活性層にＬＤＤ領域を定義するために、前記ゲ
ート電極をマスクにして前記活性層の両側に低濃度のイ
オンを注入する段階をさらに含むこともできる。
後に前記活性層にＬＤＤ領域を定義するために、前記ゲ
ート電極をマスクにして前記活性層の両側に低濃度のイ
オンを注入する段階をさらに含むこともできる。
【００２４】上述した本発明は、薄膜トランジスターに
要求されるオフセット領域、またはＬＤＤ領域を電気化
学重合法によって簡単にかつ容易に形成できる。また、
ＬＤＤ領域の幅も精密に制御できる効果がある。
要求されるオフセット領域、またはＬＤＤ領域を電気化
学重合法によって簡単にかつ容易に形成できる。また、
ＬＤＤ領域の幅も精密に制御できる効果がある。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、添付された断面図に基づい
て本発明の薄膜トランジスターの製造方法に関する望ま
しい実施の形態を詳細に説明する。
て本発明の薄膜トランジスターの製造方法に関する望ま
しい実施の形態を詳細に説明する。
【００２６】第１実施の形態 図１（ａ）乃至（ｆ）は本発明の第１実施の形態による
薄膜トランジスターの製造方法を示した工程断面図であ
る。
薄膜トランジスターの製造方法を示した工程断面図であ
る。
【００２７】第１実施の形態による薄膜トランジスター
の製造方法では、図１（ａ）に示したように、基板２０
の上面にバッファ層２２を形成し、その上に活性層２４
を積層形成した後、前記活性層２４を含む上面に第１絶
縁層２６を積層形成し、次いで前記第１絶縁層２６の上
側へフォトリソグラフィー法によって、ゲート電極２８
をパターンニングして図１（ｂ）と同じ構造にする。
の製造方法では、図１（ａ）に示したように、基板２０
の上面にバッファ層２２を形成し、その上に活性層２４
を積層形成した後、前記活性層２４を含む上面に第１絶
縁層２６を積層形成し、次いで前記第１絶縁層２６の上
側へフォトリソグラフィー法によって、ゲート電極２８
をパターンニングして図１（ｂ）と同じ構造にする。
【００２８】この後、図１（ｃ）に示したように、イオ
ン注入法で低濃度イオンドーピングを行う。前記低濃度
イオンドーピングの結果、活性層２４の中でゲート電極
２８に遮蔽されている部分を除いた両端部は低濃度イオ
ンドーピングされてＬＤＤ領域３０になる。
ン注入法で低濃度イオンドーピングを行う。前記低濃度
イオンドーピングの結果、活性層２４の中でゲート電極
２８に遮蔽されている部分を除いた両端部は低濃度イオ
ンドーピングされてＬＤＤ領域３０になる。
【００２９】前記バッファ層２２は、必要な場合にだけ
積層する選択的な要素である。前記活性層２４は非晶質
シリコンを成膜させ、所定パターンでエッチングした
後、エキサイマレーザーなどを照射して多結晶シリコン
に成長させて作られる。
積層する選択的な要素である。前記活性層２４は非晶質
シリコンを成膜させ、所定パターンでエッチングした
後、エキサイマレーザーなどを照射して多結晶シリコン
に成長させて作られる。
【００３０】また、第１絶縁層２６は、通常的にＳｉＯ
２などの絶縁材をテトラエチルオルソシリケート法、化
学気相蒸着法、スパッタリング法などで１００ｎｍ程度
の厚さを有するように積層形成する。
２などの絶縁材をテトラエチルオルソシリケート法、化
学気相蒸着法、スパッタリング法などで１００ｎｍ程度
の厚さを有するように積層形成する。
【００３１】前記ゲート電極２８は、Ｔａ、Ａｌ、Ｎｂ
のような金属材、またはｎ型やｐ型不純物が注入された
シリコン、またはＩＴＯなどの導電材で形成される。前
記ゲート電極２８の厚さは２００ｎｍに形成するのが望
ましい。
のような金属材、またはｎ型やｐ型不純物が注入された
シリコン、またはＩＴＯなどの導電材で形成される。前
記ゲート電極２８の厚さは２００ｎｍに形成するのが望
ましい。
【００３２】次に、前記ゲート電極２８を形成するため
に使われたフォトレジスト層を除去し、ゲート電極２８
の外表面にポリマー層３２を所定厚さに成膜した後、高
濃度イオンドーピングを行う。
に使われたフォトレジスト層を除去し、ゲート電極２８
の外表面にポリマー層３２を所定厚さに成膜した後、高
濃度イオンドーピングを行う。
【００３３】ここで、前記ポリマー層３２の形成過程が
本発明の特徴であり、前記ポリマー層３２は電気化学重
合反応によって形成される。具体的には溶媒に溶けたモ
ノマーを含有する電解液にゲート電極２８が形成された
基板を沈漬させておき、その電解液に金属電極を入れて
電気を印加してゲート電極２８の表面にポリマー層３２
を積層する。このようなポリマー層３２の積層形成手段
は図３に示されている。
本発明の特徴であり、前記ポリマー層３２は電気化学重
合反応によって形成される。具体的には溶媒に溶けたモ
ノマーを含有する電解液にゲート電極２８が形成された
基板を沈漬させておき、その電解液に金属電極を入れて
電気を印加してゲート電極２８の表面にポリマー層３２
を積層する。このようなポリマー層３２の積層形成手段
は図３に示されている。
【００３４】図３は、本発明に適用された電着工程用の
装備を概略的に示した図面である。図３を参考にする
と、本発明に利用される電着工程用の装備は、露出され
たゲート電極２８にポリマーを形成するために、モノマ
ーを含む電解液４２と、前記電解液４２を入れたバス
（ｂａｔｈ）４４と、前記ゲート電極２８に一端を接続
させ、他端には蓄積キャパシター用の電極４６を接続さ
せて一定の電気を印可する電源供給部４８で構成されて
いる。
装備を概略的に示した図面である。図３を参考にする
と、本発明に利用される電着工程用の装備は、露出され
たゲート電極２８にポリマーを形成するために、モノマ
ーを含む電解液４２と、前記電解液４２を入れたバス
（ｂａｔｈ）４４と、前記ゲート電極２８に一端を接続
させ、他端には蓄積キャパシター用の電極４６を接続さ
せて一定の電気を印可する電源供給部４８で構成されて
いる。
【００３５】前記のように構成された電着工程用の装備
を利用したポリマー形成過程について具体的に説明す
る。ここに使用される電極材料、電解液、モノマー、溶
媒、電位、または濃度などは制御に影響を与える要素と
して作用するので、積層されるポリマー層の厚さは電流
量と工程時間を変化させて制御できる。
を利用したポリマー形成過程について具体的に説明す
る。ここに使用される電極材料、電解液、モノマー、溶
媒、電位、または濃度などは制御に影響を与える要素と
して作用するので、積層されるポリマー層の厚さは電流
量と工程時間を変化させて制御できる。
【００３６】前記ゲート電極２８と対向する電極の材料
としては、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｃ
ｕ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｖ、Ｃなどから選ばれた１種ま
たは、２種以上の成分の合金を使う。前記対向電極とし
て、薄膜トランジスターの蓄積キャパシター用の電極４
６を利用することもできる。
としては、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｃ
ｕ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｖ、Ｃなどから選ばれた１種ま
たは、２種以上の成分の合金を使う。前記対向電極とし
て、薄膜トランジスターの蓄積キャパシター用の電極４
６を利用することもできる。
【００３７】この時、蓄積キャパシター用の電極４６と
しては基板上に形成された共通電極を利用する。この場
合に共通電極は、前記ゲート電極の材料を利用して製造
するのが望ましい。
しては基板上に形成された共通電極を利用する。この場
合に共通電極は、前記ゲート電極の材料を利用して製造
するのが望ましい。
【００３８】なお、前記対向電極は蓄積キャパシター用
の電極４６のように基板上に形成しないでバス４４の内
外部に形成できる。ただし、前記対向電極の位置は、前
記ゲート電極の側面にポリマーを容易に形成するため
に、前記ゲート電極の側面へ電界を形成できるように、
ゲート電極と水平に位置させればよい。
の電極４６のように基板上に形成しないでバス４４の内
外部に形成できる。ただし、前記対向電極の位置は、前
記ゲート電極の側面にポリマーを容易に形成するため
に、前記ゲート電極の側面へ電界を形成できるように、
ゲート電極と水平に位置させればよい。
【００３９】本実施の形態による図面では、基板上に形
成された蓄積キャパシター用の電極４６である共通電極
を利用したポリマー層の形成過程を示している。
成された蓄積キャパシター用の電極４６である共通電極
を利用したポリマー層の形成過程を示している。
【００４０】図３に示したように電源供給部４８の一端
は、ゲート電極２８に接続し、他端は、共通電極に接続
している。この時、前記ゲート電極２８には陽極を、共
通電極には陰極を接続してポリマー電着工程を進行す
る。
は、ゲート電極２８に接続し、他端は、共通電極に接続
している。この時、前記ゲート電極２８には陽極を、共
通電極には陰極を接続してポリマー電着工程を進行す
る。
【００４１】前記溶媒としては、ＣＨ２Ｃｌ２、ＴＨ
Ｆ、ＣＨ３ＣＮ、ＤＭＦ、ＤＭＳＯ、アセトン、水など
から選んだ１種が使える。そして、前記電解液としては
Ｂｕ４ＮＰＦ６、Ｂｕ４ＮＣｌＯ４、ＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ
４、ＨＮＯ３、ＨＣｌＯ４などから選ばれた１種を使
う。
Ｆ、ＣＨ３ＣＮ、ＤＭＦ、ＤＭＳＯ、アセトン、水など
から選んだ１種が使える。そして、前記電解液としては
Ｂｕ４ＮＰＦ６、Ｂｕ４ＮＣｌＯ４、ＨＣｌ、Ｈ２ＳＯ
４、ＨＮＯ３、ＨＣｌＯ４などから選ばれた１種を使
う。
【００４２】一方、重合反応に使われるモノマーとして
は、ビニル系モノマーとアリル系モノマーを使用でき
る。ビニル系モノマーの場合は、メタクリル酸メチル、
アクリルアミド、アクリル酸、アクリロニトリル、また
はスチレンなどを使い、アリル系モノマーとしてはアリ
ルベンゼンなどを使う。
は、ビニル系モノマーとアリル系モノマーを使用でき
る。ビニル系モノマーの場合は、メタクリル酸メチル、
アクリルアミド、アクリル酸、アクリロニトリル、また
はスチレンなどを使い、アリル系モノマーとしてはアリ
ルベンゼンなどを使う。
【００４３】また、本発明では開環重合を通じても前記
ポリマー層を形成できる。開環重合ではカプロラクタ
ム、スチレンスルフィドなどを使った。
ポリマー層を形成できる。開環重合ではカプロラクタ
ム、スチレンスルフィドなどを使った。
【００４４】第１実施の形態による薄膜トランジスター
の製造方法では、前記条件で電着工程を進行して図１
（ｄ）に示したように、ゲート電極２８の周囲にポリマ
ー層３２を形成させる。
の製造方法では、前記条件で電着工程を進行して図１
（ｄ）に示したように、ゲート電極２８の周囲にポリマ
ー層３２を形成させる。
【００４５】この後、前記のように外表面にポリマー層
３２がコーティングされたゲート電極２８をマスクとし
て高濃度イオンドーピングを行えば、図１（ｅ）に示し
たように、前記ポリマー層３２に遮蔽された部分を除い
た活性層２４の両端部は、高密度ドーピングされてソー
ス電極、またはドレイン電極を導出するための接続層３
４ａ、３４ｂになる。
３２がコーティングされたゲート電極２８をマスクとし
て高濃度イオンドーピングを行えば、図１（ｅ）に示し
たように、前記ポリマー層３２に遮蔽された部分を除い
た活性層２４の両端部は、高密度ドーピングされてソー
ス電極、またはドレイン電極を導出するための接続層３
４ａ、３４ｂになる。
【００４６】次に、前記ポリマー層３２を除去した後、
図１（ｆ）に示したようにゲート電極２８を含んだ上面
全面に第２絶縁層３６を積層形成し、その上面をパター
ンニングして所定個所に前記接続層３４ａ、３４ｂにつ
ながるコンタクトホールを形成する。そのコンタクトホ
ールに金属を蒸着してそれぞれソース電極３８とドレイ
ン電極４０を形成することによって、薄膜トランジスタ
ーが得られる。
図１（ｆ）に示したようにゲート電極２８を含んだ上面
全面に第２絶縁層３６を積層形成し、その上面をパター
ンニングして所定個所に前記接続層３４ａ、３４ｂにつ
ながるコンタクトホールを形成する。そのコンタクトホ
ールに金属を蒸着してそれぞれソース電極３８とドレイ
ン電極４０を形成することによって、薄膜トランジスタ
ーが得られる。
【００４７】第２実施の形態 一方、図２（ａ）乃至（ｄ）は、本発明の第２実施の形
態による薄膜トランジスターの製造方法を示した工程順
序図である。本図面において、第１実施の形態と同じ構
成要素については同じ符号を使う。
態による薄膜トランジスターの製造方法を示した工程順
序図である。本図面において、第１実施の形態と同じ構
成要素については同じ符号を使う。
【００４８】第２実施の形態による薄膜トランジスター
の製造方法では、前記図２（ａ）に示したように第１実
施の形態の過程と同じく、電着工程用の装備を利用して
ポリマー層３２を形成した後、図２（ｂ）に示したよう
に前記ポリマー層３２をマスクにして高濃度イオンドー
ピングを行う。
の製造方法では、前記図２（ａ）に示したように第１実
施の形態の過程と同じく、電着工程用の装備を利用して
ポリマー層３２を形成した後、図２（ｂ）に示したよう
に前記ポリマー層３２をマスクにして高濃度イオンドー
ピングを行う。
【００４９】その後、図２（ｃ）に示したようにポリマ
ー層３２を除去した後、ここに図２（ｄ）に示したよう
に、低濃度イオンドーピングを行ってＬＤＤ領域３０を
形成する。
ー層３２を除去した後、ここに図２（ｄ）に示したよう
に、低濃度イオンドーピングを行ってＬＤＤ領域３０を
形成する。
【００５０】この時、第１実施の形態、及び第２実施の
形態では、漏洩電流を効果的に遮断できるＬＤＤ領域を
形成した薄膜トランジスターの構造の発明を説明した
が、第１実施の形態の図１（ｃ）及び第２実施の形態の
図２（ｄ）に示された低濃度イオンドーピングの過程は
省略し、イオンドーピングされてないオフセット領域と
して形成できる。
形態では、漏洩電流を効果的に遮断できるＬＤＤ領域を
形成した薄膜トランジスターの構造の発明を説明した
が、第１実施の形態の図１（ｃ）及び第２実施の形態の
図２（ｄ）に示された低濃度イオンドーピングの過程は
省略し、イオンドーピングされてないオフセット領域と
して形成できる。
【００５１】図４は、従来の一般構造及び本発明のオフ
セット構造のトランジスターの特性曲線を比較したグラ
フである。図４に示したように、一般構造（ｎｏｒｍａ
ｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）の薄膜トランジスターと本発明
のオフセット構造（ｏｆｆｓｅｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒ
ｅ）を有する薄膜トランジスターの特性曲線が異なって
現れることが分かる。特に、ゲート電気（Ｖｇ）が０Ｖ
以下のオフ電流領域でのオフ電流レベル（Ｉｄ）が低く
なっていることが分かる。
セット構造のトランジスターの特性曲線を比較したグラ
フである。図４に示したように、一般構造（ｎｏｒｍａ
ｌｓｔｒｕｃｔｕｒｅ）の薄膜トランジスターと本発明
のオフセット構造（ｏｆｆｓｅｔ ｓｔｒｕｃｔｕｒ
ｅ）を有する薄膜トランジスターの特性曲線が異なって
現れることが分かる。特に、ゲート電気（Ｖｇ）が０Ｖ
以下のオフ電流領域でのオフ電流レベル（Ｉｄ）が低く
なっていることが分かる。
【００５２】具体的に、ドレイン電気（Ｖｄ）が０.１
Ｖ、及び５.１Ｖのときのオフ電流レベル（Ｉｄ）を比
較すると、一般構造の薄膜トランジスターより本発明の
オフセット構造を有する薄膜トランジスターの方が、オ
フ電流レベルが低いことが分かる。例えば、５.１Ｖで
は約１００倍程度低くなっていることが分かる。
Ｖ、及び５.１Ｖのときのオフ電流レベル（Ｉｄ）を比
較すると、一般構造の薄膜トランジスターより本発明の
オフセット構造を有する薄膜トランジスターの方が、オ
フ電流レベルが低いことが分かる。例えば、５.１Ｖで
は約１００倍程度低くなっていることが分かる。
【００５３】結局、オン電流領域及び最小電流の領域で
は一般構造の薄膜トランジスターと本発明のオフセット
構造を有する薄膜トランジスターは、ある程度の偏差は
有しているが、ほぼ同じく現れている。しかしオフ電流
領域では本発明が解決しようとしたように、オフ電流レ
ベルがグラフに見られるように、共通的に１００倍程度
低くなっているのが分かる。
は一般構造の薄膜トランジスターと本発明のオフセット
構造を有する薄膜トランジスターは、ある程度の偏差は
有しているが、ほぼ同じく現れている。しかしオフ電流
領域では本発明が解決しようとしたように、オフ電流レ
ベルがグラフに見られるように、共通的に１００倍程度
低くなっているのが分かる。
【００５４】
【発明の効果】以上発明したように、本発明は薄膜トラ
ンジスターのオフセット及びＬＤＤ領域を形成すること
において従来のフォトリソグラフィー法の代わりに、制
御及び工程遂行が簡単で、容易な電気化学重合法を利用
するので、生産性を大幅に向上できる。また製品の信頼
性確保、及びＬＤＤ領域の幅も精密に制御できる効果を
有している。
ンジスターのオフセット及びＬＤＤ領域を形成すること
において従来のフォトリソグラフィー法の代わりに、制
御及び工程遂行が簡単で、容易な電気化学重合法を利用
するので、生産性を大幅に向上できる。また製品の信頼
性確保、及びＬＤＤ領域の幅も精密に制御できる効果を
有している。
【図１】（ａ）〜（ｆ）は本発明の第１実施の形態によ
る薄膜トランジスターの製造方法を示した工程順序図で
ある。
る薄膜トランジスターの製造方法を示した工程順序図で
ある。
【図２】（ａ）〜（ｄ）は本発明の第２実施の形態によ
る薄膜トランジスターの製造方法を示した工程順序図で
ある。
る薄膜トランジスターの製造方法を示した工程順序図で
ある。
【図３】本発明に適用された電着工程用の装備を概略的
に示した図面である。
に示した図面である。
【図４】一般構造及び本発明のオフセット構造のトラン
ジスターの特性曲線を比較したグラフである。
ジスターの特性曲線を比較したグラフである。
【図５】従来の薄膜トランジスター構造を示す断層図で
ある。
ある。
【符号の説明】 ２０ 基板 ２２ バッファ層 ２４ 活性層 ２６ 第１絶縁層 ２８ ゲート電極 ３０ ＬＤＤ領域 ３２ ポリマー層 ３４ａ、３４ｂ 接続層 ３６ 第２絶縁層 ３８ ソース電極 ４０ ドレイン電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｃ０８Ｇ 69/16 Ｈ０１Ｌ 29/78 ６１６Ａ
Claims (13)
- 【請求項１】 基板上に定義された活性層、その上に積
層された絶縁層、及びその絶縁層上に形成されたゲート
電極を有し、前記活性層の所定領域にイオンを注入さ
せ、オフセット、及びＬＤＤ領域を定義する薄膜トラン
ジスターの製造方法において、前記ゲート電極に一方の
極性を接続し、前記ゲート電極と水平に位置した対向電
極に他方の極性を接続して前記ゲート電極と対向電極の
間に発生する電界により、ゲート電極の側面に所定幅を
有するポリマー層を形成することを特徴とする薄膜トラ
ンジスターの製造方法。 - 【請求項２】 前記ポリマー層は、溶媒に溶けたモノマ
ーを含む電解液に対向電極を入れ、電気を印加してポリ
マーを形成する電気化学重合反応で形成されることを特
徴とする請求項１記載の薄膜トランジスターの製造方
法。 - 【請求項３】 前記対向電極は、蓄積キャパシター用の
電極の共通電極であることを特徴とする請求項２記載の
薄膜トランジスターの製造方法。 - 【請求項４】 前記対向電極は、ゲート電極の材料を利
用して製造することを特徴とする請求項２記載の薄膜ト
ランジスターの製造方法。 - 【請求項５】 前記対向電極は、Ｃｒ、Ｎｉ、Ａｇ、Ａ
ｕ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ａｌ、Ｐｔ、Ｖ、Ｃの中
から選ばれた１種または、２種以上の合金でできている
ことを特徴とする請求項２記載の薄膜トランジスターの
製造方法。 - 【請求項６】 前記溶媒は、ＣＨ２Ｃｌ２、ＴＨＦ、Ｃ
Ｈ３ＣＮ、ＤＭＦ、ＤＭＳＯ、アセトン、水などから選
ばれた１種の溶媒であることを特徴とする請求項２記載
の薄膜トランジスターの製造方法。 - 【請求項７】 前記モノマーは、開環重合が可能なカプ
ロラクタム、またはスチレンスルフィドであることを特
徴とする請求項２記載の薄膜トランジスターの製造方
法。 - 【請求項８】 前記モノマーは、ビニル系モノマー、ま
たはアリル系モノマーであることを特徴とする請求項２
記載の薄膜トランジスターの製造方法。 - 【請求項９】 前記ビニル系モノマーは、メタクリル酸
メチル、アクリルアミド、アクリル酸、アクリロニトリ
ル、またはスチレンであることを特徴とする請求項８記
載の薄膜トランジスターの製造方法。 - 【請求項１０】 前記アリル系モノマーは、アリルベン
ゼンであることを特徴とする請求項８記載の薄膜トラン
ジスター製造方法。 - 【請求項１１】 基板上に選択的にバッファ層を形成
し、前記バッファ層の上の所定領域にパターンニングさ
れた活性層を定義し、前記活性層を含んだ上面に第１絶
縁層、及び金属層を連続して蒸着した後、前記金属層を
パターンニングして前記活性層の上部にゲート電極を定
義する第１段階と、 前記ゲート電極に一方の極性を接続した後、電気化学重
合法を利用してゲート電極にポリマー層を形成する第２
段階と、 前記活性層に接続層を定義するために、前記ポリマー層
をマスクにして高濃度のイオンを注入する第３段階と、 前記ポリマー層を除去する第４段階と、 前記ゲート電極を含む第１絶縁層の上に第２絶縁層を塗
布し、前記接続層にコンタクトホールを形成して金属層
を蒸着した後、パターンニングしてソース電極とドレイ
ン電極を形成する第５段階を含んでなることを特徴とす
る薄膜トランジスターの製造方法。 - 【請求項１２】 前記第１段階の後に前記活性層にＬＤ
Ｄ領域を定義するために、前記ゲート電極をマスクにし
て前記活性層の両側に低濃度のイオンを注入する段階を
さらに含むことを特徴とする請求項１１記載の薄膜トラ
ンジスターの製造方法。 - 【請求項１３】 前記第４段階の後に前記活性層にＬＤ
Ｄ領域を定義するために、前記ゲート電極をマスクにし
て前記活性層の両側に低濃度のイオンを注入する段階を
さらに含むことを特徴とする請求項１１記載の薄膜トラ
ンジスターの製造方法。
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