JP2002141514A - ボトムゲート型薄膜トランジスタ及びその製造方法 - Google Patents
ボトムゲート型薄膜トランジスタ及びその製造方法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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- H01L29/78651—Silicon transistors
- H01L29/7866—Non-monocrystalline silicon transistors
- H01L29/78672—Polycrystalline or microcrystalline silicon transistor
- H01L29/78678—Polycrystalline or microcrystalline silicon transistor with inverted-type structure, e.g. with bottom gate
Abstract
(57)【要約】
【課題】 注入ストッパ５５をマスクとしてイオン注入
すると、注入ストッパ５５中に注入された不純物によっ
てバックチャネル現象が生じ、ボトムゲート型薄膜トラ
ンジスタの製造ばらつきにつながっていた。 【解決手段】 注入ストッパ５５を形成せずにイオン注
入を行い、ゲート電極直上に位置する層間絶縁膜８に注
入ストッパ５５がなく半導体層４に直接接する構造とす
る、より本質的には、層間絶縁膜の膜中不純物濃度を１
０18atom/cc以下とすることで、バックチャネル現象を
防止し、製造ばらつきを小さくする。
すると、注入ストッパ５５中に注入された不純物によっ
てバックチャネル現象が生じ、ボトムゲート型薄膜トラ
ンジスタの製造ばらつきにつながっていた。 【解決手段】 注入ストッパ５５を形成せずにイオン注
入を行い、ゲート電極直上に位置する層間絶縁膜８に注
入ストッパ５５がなく半導体層４に直接接する構造とす
る、より本質的には、層間絶縁膜の膜中不純物濃度を１
０18atom/cc以下とすることで、バックチャネル現象を
防止し、製造ばらつきを小さくする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は薄膜トランジスタ
（Thin Film Transistor；ＴＦＴ）及びその製造方法に
関するものであり、特に半導体層よりもゲート電極が基
板側に配置される、いわゆるボトムゲート型ＴＦＴの製
造方法に関する。
（Thin Film Transistor；ＴＦＴ）及びその製造方法に
関するものであり、特に半導体層よりもゲート電極が基
板側に配置される、いわゆるボトムゲート型ＴＦＴの製
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】アクティブマトリクス型の液晶表示装置
（Liquid Crystal Display；ＬＣＤ）や有機エレクトロ
ルミネッセンス（Electroluminescence；ＥＬ）表示装
置は、ガラスなどの透明絶縁性基板上に駆動回路や各画
素毎の選択ＴＦＴを形成した基板を用いる。このよう
な、透明基板上に半導体素子を形成する場合、シリコン
基板を用いる場合と異なり、高熱処理や基板に対する不
純物の拡散などが不可能である。従って、ガラス基板上
に半導体素子を形成する場合、シリコン基板に半導体素
子を形成する方法とは異なった方法を用いる。
（Liquid Crystal Display；ＬＣＤ）や有機エレクトロ
ルミネッセンス（Electroluminescence；ＥＬ）表示装
置は、ガラスなどの透明絶縁性基板上に駆動回路や各画
素毎の選択ＴＦＴを形成した基板を用いる。このよう
な、透明基板上に半導体素子を形成する場合、シリコン
基板を用いる場合と異なり、高熱処理や基板に対する不
純物の拡散などが不可能である。従って、ガラス基板上
に半導体素子を形成する場合、シリコン基板に半導体素
子を形成する方法とは異なった方法を用いる。
【０００３】以下に、従来のボトムゲート型ＴＦＴをガ
ラス基板上に形成する方法について説明する。各図中、
右側にＰチャネル型ＴＦＴ、左側にＮチャネルＴＦＴを
配置する。 工程１：図５（ａ）に示すように、ガラス基板５１上に
クロムなどの高融点金属よりなる導電膜を形成し、所定
パターンにエッチングしてゲート電極５２を形成する。
次に、ゲート電極５２を覆って酸化シリコンと窒化シリ
コンの積層構造よりなるゲート絶縁膜５３、シリコンよ
りなる半導体層５４、酸化シリコンよりなる注入ストッ
パ５５を順次形成する。 工程２：図５（ｂ）に示すように、全面にフォトレジス
トを塗布し、基板５１側より光を照射し、ゲート電極５
２をマスクとして用いて露光、現像して、レジストマス
ク５６を形成する。次に、このレジストマスク５６をマ
スクとして注入ストッパ５５をエッチングする。次に、
レジストマスク５６及び注入ストッパ５５をマスクとし
てＮ型不純物を半導体層５４に低濃度に注入し、Ｎ-領
域を形成する。ゲート電極５２をマスクとしてレジスト
マスク５６を形成しているので、Ｎ -領域は、ゲート電
極５２に自己整合的に形成される。 工程３：図５（ｃ）に示すように、ＰチャネルＴＦＴを
完全に覆い、ＮチャネルＴＦＴのゲート電極５２より少
し大きいレジストマスク５７を形成しさらにＮ型不純物
を半導体層５４に高濃度に注入し、Ｎ+領域を形成す
る。これによってＬＤＤ構造となる。 工程４：図６（ａ）に示すように、レジストマスク５７
を除去し、ＮチャネルＴＦＴを覆うレジストマスク５８
を形成する。次に注入ストッパ５５をマスクとしてＰ型
不純物を半導体層５４に注入し、Ｐ+領域を形成する。
注入ストッパ５５はゲート電極５２をマスクとして形成
されているので、Ｐ+領域はゲート電極５２に自己整合
的に形成される。 工程５：図６（ｂ）に示すように、全面に酸化シリコン
と窒化シリコンの積層よりなる層間絶縁膜５９を形成す
る。この時、層間絶縁膜５９は、注入ストッパ５５と一
体化し、その境界は不鮮明となる。次に、層間絶縁膜５
９の所定位置にコンタクトホールを開口、ソース、ドレ
イン電極６０を形成してＴＦＴが完成する。
ラス基板上に形成する方法について説明する。各図中、
右側にＰチャネル型ＴＦＴ、左側にＮチャネルＴＦＴを
配置する。 工程１：図５（ａ）に示すように、ガラス基板５１上に
クロムなどの高融点金属よりなる導電膜を形成し、所定
パターンにエッチングしてゲート電極５２を形成する。
次に、ゲート電極５２を覆って酸化シリコンと窒化シリ
コンの積層構造よりなるゲート絶縁膜５３、シリコンよ
りなる半導体層５４、酸化シリコンよりなる注入ストッ
パ５５を順次形成する。 工程２：図５（ｂ）に示すように、全面にフォトレジス
トを塗布し、基板５１側より光を照射し、ゲート電極５
２をマスクとして用いて露光、現像して、レジストマス
ク５６を形成する。次に、このレジストマスク５６をマ
スクとして注入ストッパ５５をエッチングする。次に、
レジストマスク５６及び注入ストッパ５５をマスクとし
てＮ型不純物を半導体層５４に低濃度に注入し、Ｎ-領
域を形成する。ゲート電極５２をマスクとしてレジスト
マスク５６を形成しているので、Ｎ -領域は、ゲート電
極５２に自己整合的に形成される。 工程３：図５（ｃ）に示すように、ＰチャネルＴＦＴを
完全に覆い、ＮチャネルＴＦＴのゲート電極５２より少
し大きいレジストマスク５７を形成しさらにＮ型不純物
を半導体層５４に高濃度に注入し、Ｎ+領域を形成す
る。これによってＬＤＤ構造となる。 工程４：図６（ａ）に示すように、レジストマスク５７
を除去し、ＮチャネルＴＦＴを覆うレジストマスク５８
を形成する。次に注入ストッパ５５をマスクとしてＰ型
不純物を半導体層５４に注入し、Ｐ+領域を形成する。
注入ストッパ５５はゲート電極５２をマスクとして形成
されているので、Ｐ+領域はゲート電極５２に自己整合
的に形成される。 工程５：図６（ｂ）に示すように、全面に酸化シリコン
と窒化シリコンの積層よりなる層間絶縁膜５９を形成す
る。この時、層間絶縁膜５９は、注入ストッパ５５と一
体化し、その境界は不鮮明となる。次に、層間絶縁膜５
９の所定位置にコンタクトホールを開口、ソース、ドレ
イン電極６０を形成してＴＦＴが完成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、工程
４において、注入ストッパ５５をマスクとしてＰ型不純
物を注入するが、このとき、注入するＰ型不純物は、半
導体層５４と同時に注入ストッパ５５にも注入される。
注入ストッパ５５に注入される不純物は１０18atom/cc
以上に上る。
４において、注入ストッパ５５をマスクとしてＰ型不純
物を注入するが、このとき、注入するＰ型不純物は、半
導体層５４と同時に注入ストッパ５５にも注入される。
注入ストッパ５５に注入される不純物は１０18atom/cc
以上に上る。
【０００５】従来の製造方法では、ＴＦＴ完成後に注入
ストッパ５５が層間絶縁膜５９に一体化して残存するた
め、注入ストッパ５５に注入されたボロンなどのＰ型不
純物も層間絶縁膜５９中に残存し、これによってＴＦＴ
のゲート閾値が変動する、いわゆるバックチャネル現象
が生じ、ボトムゲート型薄膜トランジスタの製造ばらつ
きの原因となっていた。特に、層間絶縁膜５９には、リ
ン、砒素、ボロンなど、半導体層を活性化する不純物が
１０18atom /cc以上混入すると問題が顕著となる。
ストッパ５５が層間絶縁膜５９に一体化して残存するた
め、注入ストッパ５５に注入されたボロンなどのＰ型不
純物も層間絶縁膜５９中に残存し、これによってＴＦＴ
のゲート閾値が変動する、いわゆるバックチャネル現象
が生じ、ボトムゲート型薄膜トランジスタの製造ばらつ
きの原因となっていた。特に、層間絶縁膜５９には、リ
ン、砒素、ボロンなど、半導体層を活性化する不純物が
１０18atom /cc以上混入すると問題が顕著となる。
【０００６】そこで、本発明は、注入ストッパ５５に起
因するバックチャネル現象が生じないボトムゲート型薄
膜トランジスタの製造方法を提供することを目的とす
る。
因するバックチャネル現象が生じないボトムゲート型薄
膜トランジスタの製造方法を提供することを目的とす
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために成されたものであり、透明絶縁性基板上に
形成されたゲート電極と、ゲート電極を覆って形成され
たゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に形成され、ゲート
電極近傍に不純物が注入されてなるソース領域、ドレイ
ン領域を有する半導体層と、半導体層上に形成された層
間絶縁膜とを有するボトムゲート型薄膜トランジスタで
あって、層間絶縁膜の半導体層との界面側は、不純物濃
度が１０18atom/cc以下であるボトムゲート型薄膜トラ
ンジスタである。
決するために成されたものであり、透明絶縁性基板上に
形成されたゲート電極と、ゲート電極を覆って形成され
たゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜上に形成され、ゲート
電極近傍に不純物が注入されてなるソース領域、ドレイ
ン領域を有する半導体層と、半導体層上に形成された層
間絶縁膜とを有するボトムゲート型薄膜トランジスタで
あって、層間絶縁膜の半導体層との界面側は、不純物濃
度が１０18atom/cc以下であるボトムゲート型薄膜トラ
ンジスタである。
【０００８】また、透明絶縁性基板上に形成されたゲー
ト電極と、ゲート電極を覆って形成されてなるソース領
域、ドレイン領域を有するゲート絶縁膜と、ゲート絶縁
膜上に形成され、ゲート電極近傍に不純物が注入された
半導体層と、半導体層上に形成された層間絶縁膜とを有
するボトムゲート型薄膜トランジスタであって、ゲート
電極直上において、層間絶縁膜と半導体層とが直接接し
ているボトムゲート型薄膜トランジスタである。
ト電極と、ゲート電極を覆って形成されてなるソース領
域、ドレイン領域を有するゲート絶縁膜と、ゲート絶縁
膜上に形成され、ゲート電極近傍に不純物が注入された
半導体層と、半導体層上に形成された層間絶縁膜とを有
するボトムゲート型薄膜トランジスタであって、ゲート
電極直上において、層間絶縁膜と半導体層とが直接接し
ているボトムゲート型薄膜トランジスタである。
【０００９】また、透明絶縁基板上にボトムゲート型薄
膜トランジスタを形成する製造方法であって、透明基板
上にゲート電極を形成する工程と、ゲート電極上にゲー
ト絶縁膜を形成する工程と、ゲート絶縁膜上に半導体層
を形成する工程と、ゲート電極に対応する半導体層上に
マスクを形成する工程と、マスクを用いて半導体層に不
純物を注入する工程と、マスクを除去した後、半導体層
上に層間絶縁膜を形成する工程と、を有するボトムゲー
ト型薄膜トランジスタの製造方法である。
膜トランジスタを形成する製造方法であって、透明基板
上にゲート電極を形成する工程と、ゲート電極上にゲー
ト絶縁膜を形成する工程と、ゲート絶縁膜上に半導体層
を形成する工程と、ゲート電極に対応する半導体層上に
マスクを形成する工程と、マスクを用いて半導体層に不
純物を注入する工程と、マスクを除去した後、半導体層
上に層間絶縁膜を形成する工程と、を有するボトムゲー
ト型薄膜トランジスタの製造方法である。
【００１０】さらに、マスクを形成する以前に、半導体
層上には自然酸化膜が形成され、マスクを除去した後、
この自然酸化膜とともに、マスクの残りを除去する。
層上には自然酸化膜が形成され、マスクを除去した後、
この自然酸化膜とともに、マスクの残りを除去する。
【００１１】さらに、希フッ酸を用いて自然酸化膜を除
去する。
去する。
【００１２】
【発明の実施の形態】まず、本発明の第１の実施形態を
以下に説明する。 工程１：図１（ａ）に示すように、ガラス基板１上にク
ロムなどの高融点金属よりなる導電膜をスパッタリング
で１０００Å〜２０００Å程度に形成し、所定パターン
にエッチングしてゲート電極２を形成する。この時、Ｐ
チャネルＴＦＴのゲート電極２Ｐは、従来のゲート電極
２よりもチャネル方向で１０％程度大きく形成する。次
に、ゲート電極２を覆って酸化シリコンと窒化シリコン
の積層構造よりなるゲート絶縁膜３をＣＶＤ（Chemical
Vapor Deposition）で厚さ１０００Å〜２０００Å程
度に形成する。次に、非結晶シリコン、もしくはこれを
結晶化した多結晶シリコンよりなる半導体層４を３００
Å〜５００Å程度形成する。非結晶シリコンはＣＶＤで
形成し、これにエキシマレーザアニール（ＥＬＡ）を施
して結晶化し、多結晶シリコンとすることができる。 工程２：図１（ｂ）に示すように、全面にフォトレジス
トを塗布し、基板１側より紫外線を照射することでゲー
ト電極２をマスクとして用いて露光、現像して、レジス
トマスク５を形成する。次に、レジストマスク５をマス
クとしてＮ型不純物を半導体層４に１０14atom/cc程度
の低濃度に注入し、Ｎ-領域を形成する。ゲート電極２
をマスクとしてレジストマスク５を形成しているので、
Ｎ-領域は、ゲート電極２に自己整合的に形成される。 工程３：図１（ｃ）に示すように、全面にフォトレジス
トを塗布し、図示しないマスクを用いてレジストマスク
６を形成する。レジストマスク６は、ＰチャネルＴＦＴ
を完全に覆い、ＮチャネルＴＦＴのゲート電極２Ｎより
少し大きい。さらにＮ型不純物を半導体層４に高濃度に
注入し、Ｎ+領域を形成する。これによってソース領
域、ドレイン領域が形成され、ＬＤＤ構造となる。 工程４：図２（ａ）に示すように、ＮチャネルＴＦＴを
覆い、Ｐチャネルトランジスタのゲート２Ｐよりもチャ
ネル長方向に１０％程度短いレジストマスク７を形成
し、これをマスクとしてボロンなどのＰ型不純物を半導
体層４に注入し、Ｐ +領域を形成する。これによってソ
ース領域、ドレイン領域が形成される。 工程５：図２（ｂ）に示すように、レジストマスク７を
除去し、CVD法をもちい、全面に酸化シリコンよりなる
層間絶縁膜８を４０００Å〜５０００Å形成する。次
に、層間絶縁膜８の所定位置にコンタクトホールを開
口、ソース、ドレイン電極９を形成してＴＦＴが完成す
る。
以下に説明する。 工程１：図１（ａ）に示すように、ガラス基板１上にク
ロムなどの高融点金属よりなる導電膜をスパッタリング
で１０００Å〜２０００Å程度に形成し、所定パターン
にエッチングしてゲート電極２を形成する。この時、Ｐ
チャネルＴＦＴのゲート電極２Ｐは、従来のゲート電極
２よりもチャネル方向で１０％程度大きく形成する。次
に、ゲート電極２を覆って酸化シリコンと窒化シリコン
の積層構造よりなるゲート絶縁膜３をＣＶＤ（Chemical
Vapor Deposition）で厚さ１０００Å〜２０００Å程
度に形成する。次に、非結晶シリコン、もしくはこれを
結晶化した多結晶シリコンよりなる半導体層４を３００
Å〜５００Å程度形成する。非結晶シリコンはＣＶＤで
形成し、これにエキシマレーザアニール（ＥＬＡ）を施
して結晶化し、多結晶シリコンとすることができる。 工程２：図１（ｂ）に示すように、全面にフォトレジス
トを塗布し、基板１側より紫外線を照射することでゲー
ト電極２をマスクとして用いて露光、現像して、レジス
トマスク５を形成する。次に、レジストマスク５をマス
クとしてＮ型不純物を半導体層４に１０14atom/cc程度
の低濃度に注入し、Ｎ-領域を形成する。ゲート電極２
をマスクとしてレジストマスク５を形成しているので、
Ｎ-領域は、ゲート電極２に自己整合的に形成される。 工程３：図１（ｃ）に示すように、全面にフォトレジス
トを塗布し、図示しないマスクを用いてレジストマスク
６を形成する。レジストマスク６は、ＰチャネルＴＦＴ
を完全に覆い、ＮチャネルＴＦＴのゲート電極２Ｎより
少し大きい。さらにＮ型不純物を半導体層４に高濃度に
注入し、Ｎ+領域を形成する。これによってソース領
域、ドレイン領域が形成され、ＬＤＤ構造となる。 工程４：図２（ａ）に示すように、ＮチャネルＴＦＴを
覆い、Ｐチャネルトランジスタのゲート２Ｐよりもチャ
ネル長方向に１０％程度短いレジストマスク７を形成
し、これをマスクとしてボロンなどのＰ型不純物を半導
体層４に注入し、Ｐ +領域を形成する。これによってソ
ース領域、ドレイン領域が形成される。 工程５：図２（ｂ）に示すように、レジストマスク７を
除去し、CVD法をもちい、全面に酸化シリコンよりなる
層間絶縁膜８を４０００Å〜５０００Å形成する。次
に、層間絶縁膜８の所定位置にコンタクトホールを開
口、ソース、ドレイン電極９を形成してＴＦＴが完成す
る。
【００１３】本実施形態において、Ｐ型不純物を注入す
るためのレジストマスク７には、半導体層４と同時にＰ
型不純物が注入されるが、このレジストマスク７は除去
され、完成後のＴＦＴには残存しない。言い換えれば、
ＴＦＴを構成するゲート電極２の直上では、半導体層４
と層間絶縁膜８とが、ストッパマスク５５を介さずに直
接接しているため半導体層４のゲート電極２直上に位置
する絶縁膜には、不純物が１０18atom/cc未満である。
従って、バックチャネル現象を防止でき、動作特性のば
らつきの少ない、歩留まりの高いボトムゲート型薄膜ト
ランジスタとすることができる。
るためのレジストマスク７には、半導体層４と同時にＰ
型不純物が注入されるが、このレジストマスク７は除去
され、完成後のＴＦＴには残存しない。言い換えれば、
ＴＦＴを構成するゲート電極２の直上では、半導体層４
と層間絶縁膜８とが、ストッパマスク５５を介さずに直
接接しているため半導体層４のゲート電極２直上に位置
する絶縁膜には、不純物が１０18atom/cc未満である。
従って、バックチャネル現象を防止でき、動作特性のば
らつきの少ない、歩留まりの高いボトムゲート型薄膜ト
ランジスタとすることができる。
【００１４】工程１でゲート電極２Ｐを１０％長くし、
工程４でレジストマスク７を１０％短く形成した。これ
によって、形成されたＴＦＴのチャネル長は従来と同様
となり、その上で、ゲート電極２Ｐとレジストマスク７
とでマスクずれが生じても、そのずれがチャネル長の１
０％未満であれば、ＴＦＴが動作不良となることはな
い。
工程４でレジストマスク７を１０％短く形成した。これ
によって、形成されたＴＦＴのチャネル長は従来と同様
となり、その上で、ゲート電極２Ｐとレジストマスク７
とでマスクずれが生じても、そのずれがチャネル長の１
０％未満であれば、ＴＦＴが動作不良となることはな
い。
【００１５】ところで、半導体層４は、ＴＦＴ動作時に
はチャネルとなる層であり、半導体層４と層間絶縁膜８
との界面を良好にすることは、極めて重要である。従来
の注入ストッパ５５は、半導体層４形成直後に積層さ
れ、半導体層４の界面を保護する役割をも担っていた。
これに対し、本願製造方法では、半導体層４上に直接レ
ジストマスク７を形成した後、これを除去する必要があ
るため、半導体層４にレジストマスク７が残存しないよ
う、特に注意する必要がある。レジストマスク７が残存
すると、注入した不純物が残存部分に含まれている可能
性が高く、また、レジストマスク７と層間絶縁膜８とは
誘電率等の物性が異なるため、ＴＦＴの動作特性に影響
を及ぼし、動作特性のばらつきの原因となる。図３は、
半導体層４上からレジストマスク７を除去した直後を示
す拡大断面図である。半導体層４の表面には、レジスト
マスク７を形成する以前に１０Å〜数１０Å程度の極め
て薄い自然酸化膜４ａが形成されている。自然酸化膜は
半導体膜が大気に露出されると、半導体膜が大気中の酸
素と反応して極短時間で形成される。そして、レジスト
マスク７の除去残り７ａは、ごく僅かに自然酸化膜４ａ
上に残っている。これを除去するために、例えば濃度１
％〜５％程度の希フッ酸（ＨＦ）を用いて自然酸化膜４
ａを除去し、同時にレジストマスクの残り７ａを除去す
る（リフトオフ）とよい。
はチャネルとなる層であり、半導体層４と層間絶縁膜８
との界面を良好にすることは、極めて重要である。従来
の注入ストッパ５５は、半導体層４形成直後に積層さ
れ、半導体層４の界面を保護する役割をも担っていた。
これに対し、本願製造方法では、半導体層４上に直接レ
ジストマスク７を形成した後、これを除去する必要があ
るため、半導体層４にレジストマスク７が残存しないよ
う、特に注意する必要がある。レジストマスク７が残存
すると、注入した不純物が残存部分に含まれている可能
性が高く、また、レジストマスク７と層間絶縁膜８とは
誘電率等の物性が異なるため、ＴＦＴの動作特性に影響
を及ぼし、動作特性のばらつきの原因となる。図３は、
半導体層４上からレジストマスク７を除去した直後を示
す拡大断面図である。半導体層４の表面には、レジスト
マスク７を形成する以前に１０Å〜数１０Å程度の極め
て薄い自然酸化膜４ａが形成されている。自然酸化膜は
半導体膜が大気に露出されると、半導体膜が大気中の酸
素と反応して極短時間で形成される。そして、レジスト
マスク７の除去残り７ａは、ごく僅かに自然酸化膜４ａ
上に残っている。これを除去するために、例えば濃度１
％〜５％程度の希フッ酸（ＨＦ）を用いて自然酸化膜４
ａを除去し、同時にレジストマスクの残り７ａを除去す
る（リフトオフ）とよい。
【００１６】このようなリフトオフのような薬液を用い
た洗浄は、薬液がガラス基板に付着すると基板を浸食し
て色むらの原因となるため、通常ガラス基板上に薄膜ト
ランジスタを形成する時には採用されない方法である。
そこで、本実施形態では、ガラス基板を所定の回転数で
回転させた上で希フッ酸を流す、いわゆるスピンエッチ
ャーを用いた。スピンエッチャーであれば、基板表面を
流れた希フッ酸は、周囲に飛散するため、基板裏に回り
込むことがなく、色むらにならない。例えばリフトオフ
に用いる薬液として、希フッ酸とフッ化アンモニウムに
酢酸等を混入したバッファドフッ酸に浸す方法も考えら
れるが、レジストマスクを完全に除去するためには、時
間かかる上、自然酸化膜が除去される時間浸けておけ
ば、バッファドフッ酸を用いても基板も浸食される恐れ
もある。従って、スピンエッチャーを用いるのが最適で
ある。
た洗浄は、薬液がガラス基板に付着すると基板を浸食し
て色むらの原因となるため、通常ガラス基板上に薄膜ト
ランジスタを形成する時には採用されない方法である。
そこで、本実施形態では、ガラス基板を所定の回転数で
回転させた上で希フッ酸を流す、いわゆるスピンエッチ
ャーを用いた。スピンエッチャーであれば、基板表面を
流れた希フッ酸は、周囲に飛散するため、基板裏に回り
込むことがなく、色むらにならない。例えばリフトオフ
に用いる薬液として、希フッ酸とフッ化アンモニウムに
酢酸等を混入したバッファドフッ酸に浸す方法も考えら
れるが、レジストマスクを完全に除去するためには、時
間かかる上、自然酸化膜が除去される時間浸けておけ
ば、バッファドフッ酸を用いても基板も浸食される恐れ
もある。従って、スピンエッチャーを用いるのが最適で
ある。
【００１７】次に本発明の第２の実施形態について説明
する。
する。
【００１８】工程１〜工程３は第１の実施形態と全く同
様であるので説明を省略する。 工程４：全面にフォトレジストを塗布し、ＮチャネルＴ
ＦＴを覆うマスク２０を用いてＰチャネル上を露光、現
像してＮチャネルＴＦＴ上を覆い、ＰチャネルＴＦＴを
露出するレジストマスク２１を形成する。 工程５：次に再度全面にフォトレジストを塗布し、基板
１側からゲート電極２をマスクとして露光、現像し、レ
ジストマスク２２をＰチャネルＴＦＴのゲート電極２Ｐ
に自己整合的に形成する。そして、このレジストマスク
２２をマスクとして用いてＰ型不純物を半導体層４に注
入する。 工程６：レジストマスク２１、２２を除去した後、第１
の実施形態工程５と全く同様に、層間絶縁膜８、ソー
ス、ドレイン電極９を形成して、ＴＦＴが完成する。
様であるので説明を省略する。 工程４：全面にフォトレジストを塗布し、ＮチャネルＴ
ＦＴを覆うマスク２０を用いてＰチャネル上を露光、現
像してＮチャネルＴＦＴ上を覆い、ＰチャネルＴＦＴを
露出するレジストマスク２１を形成する。 工程５：次に再度全面にフォトレジストを塗布し、基板
１側からゲート電極２をマスクとして露光、現像し、レ
ジストマスク２２をＰチャネルＴＦＴのゲート電極２Ｐ
に自己整合的に形成する。そして、このレジストマスク
２２をマスクとして用いてＰ型不純物を半導体層４に注
入する。 工程６：レジストマスク２１、２２を除去した後、第１
の実施形態工程５と全く同様に、層間絶縁膜８、ソー
ス、ドレイン電極９を形成して、ＴＦＴが完成する。
【００１９】本実施形態においても、第１の実施形態と
同様、レジストマスク２２は除去され、ＴＦＴを構成す
る半導体層４上に形成される層間絶縁膜８のチャネルに
隣接する領域には、不純物が１０18atom/cc未満である
ので、バックチャネル現象を防止でき、動作特性のばら
つきの少ない、歩留まりの高いボトムゲート型薄膜トラ
ンジスタとすることができる。
同様、レジストマスク２２は除去され、ＴＦＴを構成す
る半導体層４上に形成される層間絶縁膜８のチャネルに
隣接する領域には、不純物が１０18atom/cc未満である
ので、バックチャネル現象を防止でき、動作特性のばら
つきの少ない、歩留まりの高いボトムゲート型薄膜トラ
ンジスタとすることができる。
【００２０】特に、本実施形態によれば、ＰチャネルＴ
ＦＴの不純物注入をゲート電極２Ｐに自己整合的にでき
るので、Ｎチャネル、Ｐチャネルのゲート電極２Ｎ、２
Ｐを同じ大きさとすることもできる。従って、従来の製
造方法から本願の製造方法に移行する際に、設計変更を
必要としないため、容易に実施できるというメリットが
ある。その反面、Ｎチャネル上に形成されるレジストマ
スク２１は、２回にわたって露光されるので、フォトレ
ジストが必要以上に硬化し、他の工程のフォトレジスト
と同じ除去薬液、同じ時間では完全に除去することはで
きない。従って、他の工程に用いる薬液よりも濃度の高
いものを用いるか、より長時間薬液にひたす必要があ
る。
ＦＴの不純物注入をゲート電極２Ｐに自己整合的にでき
るので、Ｎチャネル、Ｐチャネルのゲート電極２Ｎ、２
Ｐを同じ大きさとすることもできる。従って、従来の製
造方法から本願の製造方法に移行する際に、設計変更を
必要としないため、容易に実施できるというメリットが
ある。その反面、Ｎチャネル上に形成されるレジストマ
スク２１は、２回にわたって露光されるので、フォトレ
ジストが必要以上に硬化し、他の工程のフォトレジスト
と同じ除去薬液、同じ時間では完全に除去することはで
きない。従って、他の工程に用いる薬液よりも濃度の高
いものを用いるか、より長時間薬液にひたす必要があ
る。
【００２１】
【発明の効果】以上に述べたように、本発明の請求項１
もしくは請求項２に記載の発明によれば、ボトムゲート
型薄膜トランジスタは、層間絶縁膜の半導体層との界面
は、不純物濃度が１０18atom/cc以下である、もしくは
層間絶縁膜と前記半導体層とが直接接しているので、層
間絶縁膜中の不純物に起因するバックチャネル現象が生
じず、ボトムゲート型薄膜トランジスタの製造ばらつき
を小さくすることができる。
もしくは請求項２に記載の発明によれば、ボトムゲート
型薄膜トランジスタは、層間絶縁膜の半導体層との界面
は、不純物濃度が１０18atom/cc以下である、もしくは
層間絶縁膜と前記半導体層とが直接接しているので、層
間絶縁膜中の不純物に起因するバックチャネル現象が生
じず、ボトムゲート型薄膜トランジスタの製造ばらつき
を小さくすることができる。
【００２２】また、本発明の請求項３乃至請求項５に記
載の発明によれば、特性低下の原因となっていたストッ
パ絶縁膜を形成せずに、従来と同等の特性を有するボト
ムゲート型薄膜トランジスタを容易に製造することがで
きる。
載の発明によれば、特性低下の原因となっていたストッ
パ絶縁膜を形成せずに、従来と同等の特性を有するボト
ムゲート型薄膜トランジスタを容易に製造することがで
きる。
【００２３】特に請求項４に記載の発明によれば、レジ
ストマスクを半導体層に形成された自然酸化膜とともに
除去するので、半導体層と層間絶縁膜との間にレジスト
マスクが残存することがなく、特性の良好なボトムゲー
ト型薄膜トランジスタを製造することができる。
ストマスクを半導体層に形成された自然酸化膜とともに
除去するので、半導体層と層間絶縁膜との間にレジスト
マスクが残存することがなく、特性の良好なボトムゲー
ト型薄膜トランジスタを製造することができる。
【図１】本発明のボトムゲート型薄膜トランジスタの製
造工程を示す断面図である。
造工程を示す断面図である。
【図２】本発明のボトムゲート型薄膜トランジスタの製
造工程を示す断面図である。
造工程を示す断面図である。
【図３】レジストマスクを除去する工程を説明するため
の拡大断面図である。
の拡大断面図である。
【図４】本発明のボトムゲート型薄膜トランジスタの製
造工程を示す断面図である。
造工程を示す断面図である。
【図５】従来のボトムゲート型薄膜トランジスタの製造
工程を示す断面図である。
工程を示す断面図である。
【図６】従来のボトムゲート型薄膜トランジスタの製造
工程を示す断面図である。
工程を示す断面図である。
１ 透明絶縁性基板 ２ ゲート電極 ３ ゲート絶縁膜 ４ 半導体層 ５、６、７ マスク ８ 層間絶縁膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中西 史郎 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 森本 佳宏 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 米田 清 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 2H092 JA26 JA34 JA37 JB56 KB25 MA18 MA27 NA29 5C094 AA03 AA42 AA43 BA03 BA43 CA19 DA15 EA04 EA07 5F110 AA30 BB04 CC08 DD02 EE04 FF02 FF03 FF09 FF29 GG02 GG13 GG15 GG25 GG44 HJ01 HJ04 HJ13 HM15 NN04 NN23 NN35 PP03 QQ05 QQ12
Claims (5)
- 【請求項１】 透明絶縁性基板上に形成されたゲート電
極と、前記ゲート電極を覆って形成されたゲート絶縁膜
と、前記ゲート絶縁膜上に形成され、ゲート電極近傍に
不純物が注入されたソース領域、ドレイン領域を有する
半導体層と、前記半導体層上に形成された層間絶縁膜と
を有するボトムゲート型薄膜トランジスタにおいて、前
記層間絶縁膜の前記半導体層との界面側は、不純物濃度
が１０18atom/cc以下であることを特徴とするボトムゲ
ート型薄膜トランジスタ。 - 【請求項２】 透明絶縁性基板上に形成されたゲート電
極と、前記ゲート電極を覆って形成されたゲート絶縁膜
と、前記ゲート絶縁膜上に形成され、ゲート電極近傍に
不純物が注入されてなるソース領域、ドレイン領域を有
する半導体層と、前記半導体層上に形成された層間絶縁
膜とを有するボトムゲート型薄膜トランジスタにおい
て、前記ゲート電極直上において、前記層間絶縁膜と前
記半導体層とが直接接していることを特徴とするボトム
ゲート型薄膜トランジスタ。 - 【請求項３】 透明絶縁基板上にボトムゲート型薄膜ト
ランジスタを形成する製造方法であって、透明基板上に
ゲート電極を形成する工程と、該ゲート電極上にゲート
絶縁膜を形成する工程と、該ゲート絶縁膜上に半導体層
を形成する工程と、前記ゲート電極に対応する前記半導
体層上にマスクを形成する工程と、前記マスクを用いて
前記半導体層に不純物を注入する工程と、前記マスクを
除去した後、前記半導体層上に層間絶縁膜を形成する工
程と、を有することを特徴とするボトムゲート型薄膜ト
ランジスタの製造方法。 - 【請求項４】 前記マスクを形成する以前に、前記半導
体層上には自然酸化膜が形成され、前記マスクを除去し
た後、前記自然酸化膜とともに、前記マスクの残りを除
去することを特徴とする請求項３に記載のボトムゲート
型薄膜トランジスタの製造方法。 - 【請求項５】 希フッ酸を用いて前記自然酸化膜を除去
することを特徴とする請求項４に記載のボトムゲート型
薄膜トランジスタの製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000338708A JP2002141514A (ja) | 2000-11-07 | 2000-11-07 | ボトムゲート型薄膜トランジスタ及びその製造方法 |
| TW090126546A TW594103B (en) | 2000-11-07 | 2001-10-26 | Bottom gate type thin film transistor (TFT) and the preparing method therefor |
| KR10-2001-0068784A KR100500068B1 (ko) | 2000-11-07 | 2001-11-06 | 보텀 게이트형 박막 트랜지스터 및 그 제조 방법 |
| US10/008,389 US6815272B2 (en) | 2000-11-07 | 2001-11-06 | Bottom gate-type thin-film transistor and method for manufacturing the same |
| US10/945,233 US7163850B2 (en) | 2000-11-07 | 2004-09-20 | Bottom gate-type thin-film transistor and method for manufacturing the same |
| US10/946,037 US20050042809A1 (en) | 2000-11-07 | 2004-09-21 | Bottom gate-type thin-film transistor and method for manufacturing the same |
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|---|---|---|---|
| JP2000338708A JP2002141514A (ja) | 2000-11-07 | 2000-11-07 | ボトムゲート型薄膜トランジスタ及びその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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|---|---|
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| JP (1) | JP2002141514A (ja) |
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