JP2003257990A - 薄膜半導体装置の製造方法、薄膜半導体装置、電気光学装置の製造方法、電気光学装置、並びに電子機器 - Google Patents
薄膜半導体装置の製造方法、薄膜半導体装置、電気光学装置の製造方法、電気光学装置、並びに電子機器Info
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- JP2003257990A JP2003257990A JP2002057513A JP2002057513A JP2003257990A JP 2003257990 A JP2003257990 A JP 2003257990A JP 2002057513 A JP2002057513 A JP 2002057513A JP 2002057513 A JP2002057513 A JP 2002057513A JP 2003257990 A JP2003257990 A JP 2003257990A
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Abstract
LDD長を精度良く制御することが可能な薄膜半導体装
置の製造方法を提供する。 【解決手段】 はじめに、透光性基板10A上に、所定
のパターンの半導体膜1、ゲート絶縁膜2、遮光性を有
するゲート電極3cを順次形成し、ゲート電極3cをマ
スクとして半導体膜1に低濃度の不純物を注入する。次
に、ゲート電極3cを形成した透光性基板10A上に、
絶縁膜を形成し、ポジ型のフォトレジストを塗布した
後、透光性基板10Aの裏面側からフォトレジストを露
光し、フォトレジストの現像、絶縁膜のエッチングを順
次行い、ゲート電極3cより幅広でかつ半導体膜1より
幅狭の所定のパターンの絶縁膜8を形成する。次に、絶
縁膜8をマスクとして、半導体膜1に高濃度の不純物を
注入する。
Description
製造方法、薄膜半導体装置、電気光学装置の製造方法、
電気光学装置、並びに電子機器に係り、特に、LDD
(Lightly Doped Drain)構造の薄膜半導体装置を製造
する技術に関するものである。
(EL)装置、プラズマディスプレイ等の電気光学装置
として、マトリクス状に配置された多数のドットを、ド
ット毎に駆動するために、各ドットに薄膜半導体装置で
あるTFTを設けたアクティブマトリクス型の電気光学
装置が知られている。また、かかる用途に用いられるT
FTとして、ソース領域とドレイン領域に、各々、不純
物濃度が相対的に高い高濃度領域と相対的に低い低濃度
領域(LDD領域)とが形成されたLDD構造のTFT
が知られているが、LDD構造のTFTでは、LDD長
(低濃度領域の形成幅)を精度良く制御することが重要
である。
は、ゲート電極にサイドウォールを形成することによ
り、LDD長を制御する技術が知られている。以下、n
チャネルMOSトランジスタを製造する場合を例とし
て、この技術について簡単に説明する。
リコンウエハ200にpウェル210を形成した後、所
定のパターンのゲート絶縁膜201と金属からなるゲー
ト電極202とを順次形成する。次に、ゲート電極20
2をマスクとして、低濃度のn型不純物イオン300を
注入し、低濃度のソース領域203とドレイン領域20
4を形成する。次に、図12(b)に示すように、シリ
コンウエハ200の全面に絶縁膜205を形成した後、
図12(c)に示すように、エッチバックにより、ゲー
ト絶縁膜201及びゲート電極202の側面にのみ絶縁
膜205を残し、ゲート絶縁膜201及びゲート電極2
02にサイドウォール205aを形成する。最後に、図
12(d)に示すように、ゲート電極202及びサイド
ウォール205aをマスクとして、高濃度のn型不純物
イオン301を注入することにより、ソース領域20
3、ドレイン領域204において、サイドウォール20
5aの直下に位置する部分に低濃度領域203a、20
4aを残したまま、高濃度領域203b、204bを形
成することができる。
及びゲート電極202に、シリコンウエハ200の全面
に形成した絶縁膜205の膜厚に略等しい幅のサイドウ
ォール205aを形成することができ、このサイドウォ
ール205aの形成幅に略等しい低濃度領域(LDD領
域)203a、204aを形成することができるので、
形成する絶縁膜205の膜厚によりLDD長を制御する
ことができ、LDD長を精度良く制御することができ
る。
詳述するように、IC等の半導体素子の技術分野におけ
る上述の技術を電気光学装置の技術分野に適用すること
は極めて困難であり、実用化には到っていないのが現状
である。
面がゲート絶縁膜の表面に対して略垂直であるため、エ
ッチバックにより、ゲート電極の側面に絶縁膜を残し、
サイドウォールを形成することができる。ここで、IC
等の半導体素子では、ゲート電極の膜厚が0.3μm程
度、LDD長が0.2μm程度のトランジスタを形成す
れば良いのに対し、電気光学装置では、ゲート電極の膜
厚が0.3〜0.8μm程度、LDD長が1.0μm程
度とスケールの大きいTFTを形成する必要があるた
め、ゲート電極の側面を略垂直形状に加工すること自体
難しく、また、ゲート電極の側面を略垂直形状に加工で
きたとしても、後に形成する層間絶縁膜がゲート電極の
側面に形成されにくくなるため、データ線やソース線等
の配線が断線する恐れがある。そこで、電気光学装置で
は一般に、ゲート電極はテーパー状とされ、そのテーパ
ー角は30〜70°程度となっている。
電極を形成した場合、ゲート電極を形成した基板上の全
面に絶縁膜を形成し、エッチバックをかけても、絶縁膜
がすべてエッチングされて残らないため、サイドウォー
ルを形成することができない。また、仮に、ゲート電極
の側面を略垂直形状に加工できたとしても、IC等の半
導体素子における従来の技術では、形成する絶縁膜の膜
厚がLDD長に略等しくなるため、1μm程度のLDD
長を実現するためには、1μm程度の膜厚の絶縁膜を形
成する必要がある。しかしながら、1μm程度と厚い絶
縁膜を均一に成膜することや、そのように厚い絶縁膜を
精度良くエッチングすることは極めて困難であり、所望
の形状のサイドウォールを精度良く形成することは極め
て難しい。
れたものであり、ゲート電極の側面形状やLDD長にか
かわらず、LDD長を精度良く制御することが可能な手
段を提供することを目的とする。
の製造方法は、ソース領域、チャネル領域、ドレイン領
域を有する半導体膜と、該半導体膜とゲート絶縁膜を介
して対向したゲート電極とを具備すると共に、前記ソー
ス領域と前記ドレイン領域には、各々、不純物濃度が相
対的に高い高濃度領域と相対的に低い低濃度領域とが形
成された薄膜半導体装置の製造方法において、透光性基
板上に、所定のパターンの半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜上に、ゲート絶縁膜を形成する工程と、前
記ゲート絶縁膜上に、遮光性を有するゲート電極を形成
する工程と、前記ゲート電極をマスクとして、前記半導
体膜に低濃度の不純物を注入する工程と、前記ゲート電
極を形成した前記透光性基板上に、絶縁膜を形成する工
程と、前記絶縁膜上にポジ型のフォトレジストを塗布す
る工程と、前記透光性基板の裏面側から前記フォトレジ
ストを露光した後、該フォトレジストの現像、前記絶縁
膜のエッチングを順次行い、前記絶縁膜を前記ゲート電
極より幅広でかつ前記半導体膜より幅狭の所定のパター
ンに形成する工程と、所定のパターンに形成した前記絶
縁膜をマスクとして、前記半導体膜に高濃度の不純物を
注入する工程とを有することを特徴とする。
方法では、(1)ゲート電極を形成した後、該ゲート電
極をマスクとして、半導体膜に低濃度の不純物を注入す
ることにより、半導体膜に低濃度のソース領域とドレイ
ン領域を形成する構成としている。また、(2)このよ
うに半導体膜に低濃度のソース領域とドレイン領域を形
成した後、ゲート電極を形成した透光性基板上に絶縁膜
を形成し、さらにその上にポジ型のフォトレジストを塗
布し、該フォトレジストの露光、現像を行うことによ
り、フォトレジストを所定のパターンに形成する構成と
している。また、(3)所定のパターンに形成したフォ
トレジストをマスクとして、絶縁膜をエッチングするこ
とにより、絶縁膜をゲート電極より幅広でかつ半導体膜
より幅狭の所定のパターンに形成する構成としている。
そして、(4)所定のパターンに形成した絶縁膜をマス
クとして、半導体膜に高濃度の不純物を注入することに
より、ソース領域とドレイン領域において、各々、絶縁
膜の直下に位置する部分に低濃度領域を残したまま、絶
縁膜の直下に位置しない部分に高濃度領域を形成するこ
とを特徴としている。
造方法では、半導体膜に低濃度のソース領域とドレイン
領域を形成した後、ゲート電極を形成した透光性基板上
に、ゲート電極より幅広でかつ半導体膜より幅狭の所定
のパターンの絶縁膜を形成し、該絶縁膜をマスクとし
て、半導体膜に高濃度の不純物を注入する構成を採用し
ているので、ソース領域とドレイン領域において、各
々、所定のパターンに形成した絶縁膜のゲート電極より
幅広に形成された部分の長さがLDD長に相当し、LD
D長を精度良く制御することができる。
では、絶縁膜上に所定のパターンのフォトレジストを形
成し、該フォトレジストをマスクとして絶縁膜をエッチ
ングすることにより、絶縁膜のパターニングを制御する
構成としているが、(5)絶縁膜上に形成したフォトレ
ジストをパターニングする際に、ゲート電極をマスクと
して、透光性基板の裏面側(ゲート電極と反対側)から
フォトレジストの露光を行う裏面露光を採用しているの
で、露光条件を同一とすれば、フォトレジストの露光領
域は、ゲート電極の下面(半導体膜側の面)の形状のみ
により規定されることになる。このように、本発明の薄
膜半導体装置の製造方法によれば、ゲート電極の側面形
状(ゲート電極のテーパー角等)に関係なく、フォトレ
ジストの露光領域を制御することができ、フォトレジス
ト及び絶縁膜のパターニングを精度良く制御することが
できるので、ゲート電極の側面形状にかかわらず、LD
D長を精度良く制御することができる。
では、絶縁膜の膜厚、絶縁膜上に形成するフォトレジス
トの露光条件、現像条件、絶縁膜のエッチング条件等を
制御することにより、絶縁膜のパターニングを制御し、
これによってLDD長を制御することができる。すなわ
ち、本発明の薄膜半導体装置の製造方法では、絶縁膜の
膜厚、絶縁膜上に形成するフォトレジストの露光条件、
現像条件、絶縁膜のエッチング条件等の複数の条件によ
り、LDD長を制御することができるので、絶縁膜の膜
厚によってのみLDD長を制御し、LDD長が絶縁膜の
膜厚と略等しくなるIC等の半導体素子における従来の
技術と異なり、絶縁膜の膜厚以上のLDD長を実現する
ことができる。したがって、例えば、LDD長を1μm
程度と長く設定しても、絶縁膜の膜厚は0.2〜0.5
μm程度と薄く設定すれば良く、絶縁膜の成膜やエッチ
ングが容易になるので、複雑なプロセスを経ることな
く、簡易にかつ精度良く1μm程度と長いLDD長を実
現することができる。このように、本発明の薄膜半導体
装置の製造方法によれば、LDD長にかかわらず、LD
D長を精度良く制御することができる。
絶縁膜をゲート電極より幅広でかつ半導体膜より幅狭の
所定のパターンに形成することにより、LDD長を制御
することを述べたが、絶縁膜をゲート電極より幅広でか
つ半導体膜より幅狭の所定のパターンの絶縁膜を形成す
るには、例えば、前記絶縁膜を所定のパターンに形成す
る工程において、現像後に前記フォトレジストが前記ゲ
ート電極より幅広でかつ前記半導体膜より幅狭の所定の
パターンで残存するように、前記フォトレジストの露
光、現像を行うと共に、前記絶縁膜に対して異方性エッ
チングを行えば良い。
する工程において、現像後に前記フォトレジストが前記
ゲート電極と同一幅若しくは前記ゲート電極より幅狭の
所定のパターンで残存するように、前記フォトレジスト
の露光、現像を行うと共に、前記絶縁膜に対して等方性
エッチングを行うことによっても、絶縁膜をゲート電極
より幅広でかつ半導体膜より幅狭の所定のパターンの絶
縁膜を形成することができる。
は、エッチバックを採用した従来の技術ではサイドウォ
ールを形成することができず、LDD長を制御すること
ができない、テーパー状のゲート電極を有する薄膜半導
体装置に対して、特に有効である。なお、本明細書にお
いて、フォトレジストや絶縁膜の「幅」とは、LDD長
方向の長さを意味しているものとする。
の薄膜半導体装置の製造方法により製造された薄膜半導
体装置であって、少なくとも前記ゲート電極の上面及び
側面に沿って、前記絶縁膜が形成されていると共に、前
記半導体膜の前記ソース領域と前記ドレイン領域には、
各々、前記絶縁膜の前記ゲート電極より幅広に形成され
た部分に対応して、前記低濃度領域が形成されているこ
とを特徴とする。本発明の薄膜半導体装置は、本発明の
薄膜半導体装置の製造方法により製造されたものである
ので、ゲート電極の側面形状やLDD長にかかわらず、
LDD長を精度良く制御することができ、耐圧性、電流
−電圧特性等の性能に優れたものとなる。
は、IC等の半導体素子に比較してスケールの大きい薄
膜半導体装置を形成する必要のある電気光学装置に対し
て、特に有効である。本発明の電気光学装置の製造方法
は、ソース領域、チャネル領域、ドレイン領域を有する
半導体膜と、該半導体膜とゲート絶縁膜を介して対向し
たゲート電極とを具備すると共に、前記ソース領域と前
記ドレイン領域には、各々、不純物濃度が相対的に高い
高濃度領域と相対的に低い低濃度領域とが形成された薄
膜半導体装置を備えた電気光学装置の製造方法におい
て、透光性基板上に、所定のパターンの半導体膜を形成
する工程と、前記半導体膜上に、ゲート絶縁膜を形成す
る工程と、前記ゲート絶縁膜上に、遮光性を有するゲー
ト電極を形成する工程と、前記ゲート電極をマスクとし
て、前記半導体膜に低濃度の不純物を注入する工程と、
前記ゲート電極を形成した前記透光性基板上に、絶縁膜
を形成する工程と、前記絶縁膜上にポジ型のフォトレジ
ストを塗布する工程と、前記透光性基板の裏面側から前
記フォトレジストを露光した後、該フォトレジストの現
像、前記絶縁膜のエッチングを順次行い、前記絶縁膜を
前記ゲート電極より幅広でかつ前記半導体膜より幅狭の
所定のパターンに形成する工程と、所定のパターンに形
成した前記絶縁膜をマスクとして、前記半導体膜に高濃
度の不純物を注入する工程とを有することを特徴とす
る。
の本発明の薄膜半導体装置の製造方法を電気光学装置に
適用したものであるから、本発明の電気光学装置の製造
方法によれば、薄膜半導体装置を製造する際に、ゲート
電極の側面形状やLDD長にかかわらず、LDD長を精
度良く制御することができる。
学装置の製造方法により製造された電気光学装置であっ
て、少なくとも前記ゲート電極の上面及び側面に沿っ
て、前記絶縁膜が形成されていると共に、前記半導体膜
の前記ソース領域と前記ドレイン領域には、各々、前記
絶縁膜の前記ゲート電極より幅広に形成された部分に対
応して、前記低濃度領域が形成されていることを特徴と
する。本発明の電気光学装置は、本発明の電気光学装置
の製造方法により製造されたものであるので、ゲート電
極の側面形状やLDD長にかかわらず、LDD長を精度
良く制御することができ、性能に優れた薄膜半導体装置
を備えたものとなる。また、本発明の電気光学装置を備
えることにより、性能に優れた電子機器を提供すること
ができる。
いて詳細に説明する。 (電気光学装置の構造)図1〜図3に基づいて、本発明
に係る実施形態の電気光学装置の構造について説明す
る。本実施形態では、スイッチング素子としてTFT
(薄膜半導体装置)を用いたアクティブマトリクス型の
透過型液晶装置を例として説明する。図1は本実施形態
の液晶装置の画像表示領域を構成するマトリクス状に配
置された複数のドットにおけるスイッチング素子、信号
線等の等価回路図、図2はデータ線、走査線、画素電極
等が形成されたTFTアレイ基板の1ドットを拡大して
示す平面図、図3は本実施形態の液晶装置の構造を示す
断面図であって、図2のA−A’線断面図である。な
お、図3においては、図示上側が光入射側、図示下側が
視認側(観察者側)である場合について図示している。
また、各図においては、各層や各部材を図面上で認識可
能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を
異ならせてある。
すように、画像表示領域を構成するマトリクス状に配置
された複数のドットには、画素電極9と当該画素電極9
を制御するためのスイッチング素子であるTFT(薄膜
半導体装置)30がそれぞれ形成されており、画像信号
が供給されるデータ線6aが当該TFT30のソースに
電気的に接続されている。データ線6aに書き込む画像
信号S1、S2、…、Snは、この順に線順次に供給さ
れるか、あるいは相隣接する複数のデータ線6aに対し
てグループ毎に供給される。
電気的に接続されており、複数の走査線3aに対して走
査信号G1、G2、…、Gmが所定のタイミングでパル
ス的に線順次で印加される。また、画素電極9はTFT
30のドレインに電気的に接続されており、スイッチン
グ素子であるTFT30を一定期間だけオンすることに
より、データ線6aから供給される画像信号S1、S
2、…、Snを所定のタイミングで書き込む。
定レベルの画像信号S1、S2、…、Snは、後述する
共通電極との間で一定期間保持される。液晶は、印加さ
れる電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化する
ことにより、光を変調し、階調表示を可能にする。ここ
で、保持された画像信号がリークすることを防止するた
めに、画素電極9と共通電極との間に形成される液晶容
量と並列に蓄積容量60が付加されている。
は、液晶層50を挟持して対向配置され、TFT30や
画素電極9が形成されたTFTアレイ基板10と、共通
電極21が形成された対向基板20とを具備して概略構
成されている。
10の平面構造について説明する。TFTアレイ基板1
0には、矩形状の画素電極9が複数、マトリクス状に設
けられており、図2に示すように、各画素電極9の縦横
の境界に沿って、データ線6a、走査線3a及び容量線
3bが設けられている。本実施形態において、各画素電
極9及び各画素電極9を囲むように配設されたデータ線
6a、走査線3a等が形成された領域が1ドットとなっ
ている。
結晶半導体膜1のうちソース領域1xに、コンタクトホ
ール13を介して電気的に接続されており、画素電極9
は、多結晶半導体膜1のうちドレイン領域1yに、コン
タクトホール15、ソース線6b、コンタクトホール1
4を介して電気的に接続されている。また、走査線3a
の一部が、多結晶半導体膜1のうちチャネル領域1aに
対向するように拡幅されており、走査線3aの拡幅され
た部分が、ゲート電極として機能する。以下、走査線3
aにおいて、ゲート電極として機能する部分を単に「ゲ
ート電極」と称し、符号3cで示す。また、TFT30
を構成する多結晶半導体膜1は、容量線3bと対向する
部分にまで延設されており、この延設部分1fを下電
極、容量線3bを上電極とする蓄積容量(蓄積容量素
子)60が形成されている。
装置の断面構造について説明する。TFTアレイ基板1
0は、ガラス等の透光性材料からなる基板本体(透光性
基板)10Aとその液晶層50側表面に形成された画素
電極9、TFT30、配向膜12を主体として構成され
ており、対向基板20はガラス等の透光性材料からなる
基板本体20Aとその液晶層50側表面に形成された共
通電極21と配向膜22とを主体として構成されてい
る。
て、基板本体10Aの直上に、シリコン酸化膜等からな
る下地保護膜(緩衝膜)11が形成されている。また、
基板本体10Aの液晶層50側表面にはインジウム錫酸
化物(ITO)等の透明導電性薄膜からなる画素電極9
が設けられ、各画素電極9に隣接する位置に、各画素電
極9をスイッチング制御する画素スイッチング用TFT
30が設けられている。なお、本実施形態では、透過型
液晶装置を例としたので、画素電極9はITO等の透明
導電性薄膜からなるが、反射型液晶装置では、画素電極
9はAl等の金属薄膜からなり、反射半透過型液晶装置
では、ITO等の透明導電性薄膜とAl等の金属薄膜の
積層構造からなる。
らなる多結晶半導体膜1が所定のパターンで形成されて
おり、この多結晶半導体膜1上に、シリコン酸化膜等か
らなるゲート絶縁膜2が形成され、このゲート絶縁膜2
上に、走査線3a(ゲート電極3c)が形成されてい
る。本実施形態では、ゲート電極3cの側面はゲート絶
縁膜2の表面に対して略垂直となっている。また、多結
晶半導体膜1のうち、ゲート絶縁膜2を介してゲート電
極3cと対向する領域が、ゲート電極3cからの電界に
よりチャネルが形成されるチャネル領域1aとなってい
る。また、多結晶半導体膜1において、チャネル領域1
aの一方側(図示左側)には、ソース領域1xが形成さ
れ、他方側(図示右側)にはドレイン領域1yが形成さ
れている。そして、ゲート電極3c、ゲート絶縁膜2、
後述するデータ線6a、ソース線6b、多結晶半導体膜
1のソース領域1x、チャネル領域1a、ドレイン領域
1y等により、画素スイッチング用TFT30が構成さ
れている。
TFT30は、LDD構造を有するものとなっており、
ソース領域1x及びドレイン領域1yには、各々、不純
物濃度が相対的に高い高濃度領域(高濃度ソース領域、
高濃度ドレイン領域)と、相対的に低い低濃度領域(L
DD領域(低濃度ソース領域、低濃度ドレイン領域))
が形成されている。以下、高濃度ソース領域、低濃度ソ
ース領域を、符号1d、1bで表し、高濃度ドレイン領
域、低濃度ドレイン領域を、各々、符号1e、1cで表
す。
縁膜2上には、少なくともゲート電極3cの上面(ゲー
ト絶縁膜と反対側の面)及び側面に沿って、ゲート電極
3cより幅広の絶縁膜8が形成されており、ソース領域
1xとドレイン領域1yには、各々、絶縁膜8のゲート
電極3cより幅広に形成された部分に対応して、低濃度
領域(LDD領域)1b、1cが形成されている。絶縁
膜8は、シリコン窒化膜やシリコン酸化膜等からなる
が、ゲート絶縁膜2とは異なる絶縁性材料により構成さ
れていることが好ましい。
成された基板本体10A上には、シリコン酸化膜等から
なる第1層間絶縁膜4が形成されており、この第1層間
絶縁膜4上に、データ線6a及びソース線6bが形成さ
れている。データ線6aは、第1層間絶縁膜4に形成さ
れたコンタクトホール13を介して、多結晶半導体膜1
の高濃度ソース領域1dに電気的に接続されており、ソ
ース線6bは、第1層間絶縁膜4に形成されたコンタク
トホール14を介して、多結晶半導体膜1の高濃度ドレ
イン領域1eに電気的に接続されている。
された第1層間絶縁膜4上には、シリコン窒化膜等から
なる第2層間絶縁膜5が形成されており、第2層間絶縁
膜5上に、画素電極9が形成されている。画素電極9
は、第2層間絶縁膜5に形成されたコンタクトホール1
5を介して、ソース線6bに電気的に接続されている。
また、多結晶半導体膜1の高濃度ドレイン領域1eから
の延設部分1f(下電極)に対して、ゲート絶縁膜2と
一体形成された絶縁膜(誘電体膜)を介して、走査線3
aと同層に形成された容量線3bが上電極として対向配
置されており、これら延設部分1fと容量線3bにより
蓄積容量60が形成されている。また、TFTアレイ基
板10の液晶層50側最表面には、液晶層50内の液晶
分子の配列を制御するための配向膜12が形成されてい
る。
20Aの液晶層50側表面に、液晶装置に入射した光
が、少なくとも、多結晶半導体膜1のチャネル領域1a
及び低濃度領域1b、1cに入射することを防止するた
めの遮光膜23が形成されている。また、遮光膜23が
形成された基板本体20A上には、そのほぼ全面に渡っ
て、ITO等からなる共通電極21が形成され、その液
晶層50側には、液晶層50内の液晶分子の配列を制御
するための配向膜22が形成されている。
されており、本実施形態では、TFT30において、少
なくともゲート電極3cの上面及び側面に沿って、所定
のパターンの絶縁膜8が形成されている点が特徴的なも
のとなっている。
〜図8に基づいて、本実施形態の液晶装置に備えられた
TFT(薄膜半導体装置)30の製造方法について説明
する。なお、nチャネル型のTFTを製造する場合を例
として説明する。図4〜図8はいずれも、本実施形態の
TFTの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
本体10Aとして、超音波洗浄等により清浄化したガラ
ス基板等の透光性基板を用意した後、基板温度が150
〜450℃となる条件下で、基板本体10Aの全面に、
シリコン酸化膜等からなる下地保護膜(緩衝膜)11を
プラズマCVD法等により100〜500nmの厚さに
成膜する。この工程において用いる原料ガスとしては、
モノシランと一酸化二窒素との混合ガスや、TEOS
(テトラエトキシシラン、Si(OC2H5)4)と酸
素、ジシランとアンモニア等が好適である。
が150〜450℃となる条件下で、下地保護膜11を
形成した基板本体10Aの全面に、非晶質シリコンから
なる非晶質半導体膜101をプラズマCVD法等により
30〜100nmの厚さに成膜する。この工程において
用いる原料ガスとしては、ジシランやモノシランが好適
である。次に、図4(c)に示すように、非晶質半導体
膜101に対して、レーザーアニールを施すなどして、
非晶質半導体膜101を多結晶化し、多結晶シリコンか
らなる多結晶半導体膜を形成した後、該多結晶半導体膜
をフォトリソグラフィー法によりパターニングし、島状
の多結晶半導体膜1を形成する。
以下の温度条件下で、多結晶半導体膜1を形成した基板
本体10A上に、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜等か
らなるゲート絶縁膜2を30〜150nmの厚さに成膜
する。この工程において用いる原料ガスとしては、TE
OSと酸素ガスとの混合ガス等が好適である。次に、図
5(b)に示すように、ゲート絶縁膜2を形成した基板
本体10Aの全面に、スパッタリング法等により、アル
ミニウム、タンタル、モリブデン等、又はこれらのいず
れかを主成分とする合金等からなる遮光性を有する導電
膜を成膜した後、フォトリソグラフィー法によりパター
ニングし、100〜800nmの厚さの走査線3a(ゲ
ート電極3c)を形成する。
極3cをマスクとして、約0.1×1013〜約10×1
013/cm2のドーズ量で低濃度の不純物イオン(リン
イオン)31を注入し、ゲート電極3cに対して自己整
合的に低濃度のソース領域1xとドレイン領域1yを形
成する。この時、ゲート電極3cの直下に位置し、不純
物イオンが導入されなかった部分はチャネル領域1aと
なる。
極3cを形成した基板本体10A上の全面に、CVD法
等により、シリコン窒化膜、シリコン酸化膜等からなる
絶縁膜108を200〜500nmの厚さに成膜する。
この工程において、ゲート絶縁膜2とは異なる絶縁性材
料からなる絶縁膜108を形成することが好ましい。次
に、図6(b)に示すように、絶縁膜108上に、ポジ
型のフォトレジスト109を塗布した後、ゲート電極3
cをマスクとして、基板本体10Aの裏面側(ゲート電
極と反対側)から光Lを照射し、フォトレジスト109
を露光した後、図6(c)に示すように、フォトレジス
ト109を現像することにより、フォトレジスト109
を、ゲート電極3cより幅広でかつ多結晶半導体膜1よ
り幅狭の所定のパターンに形成する。
(現像時間、現像方法等)を制御することにより、露光
時にマスクとして機能させるゲート電極3cより幅広の
フォトレジスト109を現像後に残存させることができ
る。例えば、アンダー露光又はオーバー現像となるよう
に、露光、現像を行えば良い。ここで、「アンダー露
光」とは、露光量を下げるなどして、マスクとして機能
させるゲート電極3cと同一幅で露光するジャスト露光
より、狭い範囲の露光を行うことを言う。また、「オー
バー現像」とは、現像時間を長くするなどして、露光領
域と同一幅のフォトレジストを残存させるジャスト現像
より、狭い範囲のフォトレジストを残存させる現像のこ
とを言う。
ターンに形成したフォトレジスト109をマスクとし
て、絶縁膜108に対して、ドライエッチング等の異方
性エッチングを行った後、フォトレジスト109を剥離
することにより、図3に示した所定のパターンの絶縁膜
8、すなわち、少なくともゲート電極3cの上面及び側
面に沿って形成され、ゲート電極3cより幅広でかつ多
結晶半導体膜1より幅狭の所定のパターンの絶縁膜8を
形成することができる。なお、異方性エッチングを行っ
た場合、図示するように、所定のパターンに形成したフ
ォトレジスト109と略同一幅の絶縁膜8を形成するこ
とができる。また、絶縁膜8をゲート絶縁膜2と異なる
材料により構成した場合には、絶縁膜8のエッチングの
終点が明確となり、オーバーエッチングする恐れがない
ため、好適である。
ターンに形成した絶縁膜8をマスクとして、多結晶半導
体膜1に対して、高濃度の不純物イオン(リンイオン)
32を約0.1×1015〜約10×1015/cm2のド
ーズ量で注入する。これによって、ソース領域1xとド
レイン領域1yにおいて、各々、絶縁膜8の直下に位置
する部分に低濃度領域1b、1cを残したまま、高濃度
領域1d、1eを形成することができる。すなわち、ソ
ース領域1xとドレイン領域1yにおいて、各々、所定
のパターンに形成した絶縁膜8のゲート電極3cより幅
広に形成された部分の長さに略等しいLDD長を有する
低濃度領域(LDD領域)1b、1cを自己整合的に形
成することができる。
を形成した基板本体10A上の全面に、CVD法等によ
り、シリコン酸化膜等からなる第1層間絶縁膜4を30
0〜800nmの厚さに成膜する。この工程において用
いる原料ガスとしては、TEOSと酸素ガスとの混合ガ
ス等が好適である。次に、レーザーアニール、炉アニー
ル等によりアニールを行うことにより、ソース領域1x
(高濃度ソース領域1d、低濃度ソース領域1b)及び
ドレイン領域1y(高濃度ドレイン領域1e、低濃度ド
レイン領域1c)に注入された不純物の活性化を行う。
ターンのフォトレジスト(図示略)を形成した後、該レ
ジストをマスクとして第1層間絶縁膜4のドライエッチ
ングを行い、第1層間絶縁膜4において高濃度ソース領
域1d及び高濃度ドレイン領域1eに対応する部分にコ
ンタクトホール13、14をそれぞれ形成する。最後
に、図8(b)に示すように、第1層間絶縁膜4の全面
に、アルミニウム、チタン、窒化チタン、タンタル、モ
リブデン等、又はこれらのいずれかを主成分とする合金
等からなる金属膜を、スパッタリング法等により成膜し
た後、フォトリソグラフィー法によりパターニングし、
400〜800nmの厚さのデータ線6a及びソース線
6bを形成し、nチャネル型のTFT30を製造するこ
とができる。
晶半導体膜1より幅狭の所定のパターンの絶縁膜8を形
成する際に、現像後にフォトレジスト109がゲート電
極3cより幅広でかつ多結晶半導体膜1より幅狭の所定
のパターンで残存するように、フォトレジスト109の
露光、現像を行うと共に、絶縁膜108に対して異方性
エッチングを行う代わりに、以下のようにしても、所定
のパターンの絶縁膜8を形成することができる。
トレジスト109がゲート電極3cと同一幅若しくはゲ
ート電極3cより幅狭の所定のパターンとなるように、
フォトレジスト109の露光、現像を行った後、図9
(b)に示すように、絶縁膜108に対してウエットエ
ッチング等の等方性エッチングを行い、図9(c)に示
すように、フォトレジスト109を剥離しても良い。こ
のように、絶縁膜108に対してウエットエッチング等
の等方性エッチングを行う場合には、フォトレジスト1
09をゲート電極3cと同一幅若しくはゲート電極3c
より幅狭にパターニングしても、絶縁膜108のエッチ
ング後に、フォトレジスト109より外側の領域にも絶
縁膜108を残存させることができるので、ゲート電極
3cより幅広でかつ多結晶半導体膜1より幅狭の所定の
パターンの絶縁膜8を形成することができる。
の製造方法では、多結晶半導体膜1に低濃度のソース領
域1xとドレイン領域1yを形成した後、ゲート電極3
cを形成した基板本体10A上に、ゲート電極3cより
幅広でかつ多結晶半導体膜1より幅狭の所定のパターン
の絶縁膜8を形成し、該絶縁膜8をマスクとして、多結
晶半導体膜1に高濃度の不純物を注入する構成を採用し
ているので、ソース領域1xとドレイン領域1yにおい
て、各々、所定のパターンに形成した絶縁膜8のゲート
電極3cより幅広に形成された部分の長さがLDD長に
相当し、LDD長を精度良く制御することができる。
は、絶縁膜108上に所定のパターンのフォトレジスト
109を形成し、該フォトレジスト109をマスクとし
て絶縁膜108をエッチングすることにより、絶縁膜1
08のパターニングを制御する構成としているが、絶縁
膜108上に形成したフォトレジスト109をパターニ
ングする際に、ゲート電極3cをマスクとして基板本体
10Aの裏面側(ゲート電極と反対側)からフォトレジ
スト109の露光を行う裏面露光を採用している。
を形成する場合においても全く同様に、絶縁膜108の
パターニングを制御することができる。すなわち、図1
0(a)に示すように、テーパー状のゲート電極3cを
形成しても、本実施形態と同様に、ゲート電極3cを形
成した基板本体10A上の全面に、絶縁膜108を形成
し、さらにその上に、ポジ型のフォトレジスト109を
塗布し、フォトレジスト109に対して露光条件を同一
として裏面露光を行えば、フォトレジスト109の露光
領域は、ゲート電極3cの下面(ゲート絶縁膜側の面)
の形状のみにより規定される。したがって、フォトレジ
スト109の露光後、現像を行えば、図10(b)に示
すように、ゲート電極3cの側面形状(ゲート電極のテ
ーパー角等)に関係なく、フォトレジスト109を所定
のパターンに形成することができる。
造方法によれば、ゲート電極3cの側面形状(ゲート電
極のテーパー角等)に関係なく、フォトレジスト109
の露光領域を制御することができ、フォトレジスト10
9及び絶縁膜108のパターニングを精度良く制御する
ことができるので、ゲート電極3cの側面形状にかかわ
らず、LDD長を精度良く制御することができる。ま
た、本実施形態のTFTの製造方法は、エッチバックを
採用した従来の技術ではサイドウォールを形成すること
ができず、LDD長を制御することができない、テーパ
ー状のゲート電極を有するTFTに対して、特に有効で
ある。
は、絶縁膜108の膜厚、フォトレジスト109の露光
条件、現像条件、絶縁膜108のエッチング条件等を制
御することにより、絶縁膜108のパターニングを制御
し、これによってLDD長を制御することができる。す
なわち、本実施形態のTFTの製造方法では、絶縁膜1
08の膜厚、フォトレジスト109の露光条件、現像条
件、絶縁膜108のエッチング条件等の複数の条件によ
り、LDD長を制御する構成としているので、絶縁膜の
膜厚によってのみLDD長を制御し、LDD長が絶縁膜
の膜厚と略等しくなるIC等の半導体素子における従来
の技術と異なり、絶縁膜の膜厚以上のLDD長を実現す
ることができる。
度と長く設定しても、絶縁膜108の膜厚は0.2〜
0.5μm程度と薄く設定すれば良く、絶縁膜108の
成膜やエッチングが容易になるので、複雑なプロセスを
経ることなく、簡易にかつ精度良く1μm程度と長いL
DD長を実現することができる。このように、本実施形
態のTFTの製造方法によれば、LDD長にかかわら
ず、LDD長を精度良く制御することができる。
実施形態のTFT30は、ゲート電極3cの側面形状や
LDD長にかかわらず、LDD長を精度良く制御するこ
とができ、耐圧性、電流−電圧特性等の性能に優れたも
のとなる。
説明したが、本実施形態の液晶装置は、TFT30の製
造プロセスを上述のものとする以外は、公知の製造方法
と同様に製造することができるので、その他の製造プロ
セスについては説明を省略する。
コンからなる多結晶半導体膜を備えたTFTについての
み説明したが、本発明はシリコン以外の多結晶半導体膜
を備えたTFTにも適用可能である。また、多結晶半導
体膜に限らず、非晶質半導体膜を備えたTFTにも適用
可能である。また、nチャネル型のTFTについてのみ
説明したが、本発明はpチャネル型のTFTにも適用可
能である。また、本実施形態では、電気光学装置として
液晶装置を取り上げて説明したが、本発明は、EL装
置、プラズマディスプレイなど、TFTを備えたもので
あれば、いかなる電気光学装置にも適用可能である。
の液晶装置(電気光学装置)を備えた電子機器の具体例
について説明する。図11(a)は、携帯電話の一例を
示した斜視図である。図11(a)において、500は
携帯電話本体を示し、501は前記の液晶装置を備えた
液晶表示部を示している。図11(b)は、ワープロ、
パソコンなどの携帯型情報処理装置の一例を示した斜視
図である。図11(b)において、600は情報処理装
置、601はキーボードなどの入力部、603は情報処
理本体、602は前記の液晶装置を備えた液晶表示部を
示している。図11(c)は、腕時計型電子機器の一例
を示した斜視図である。図11(c)において、700
は時計本体を示し、701は前記の液晶装置を備えた液
晶表示部を示している。図11(a)〜(c)に示す電
子機器は、上記実施形態の液晶装置を備えたものである
ので、性能に優れたものとなる。
ば、ゲート電極の側面形状やLDD長にかかわらず、L
DD長を精度良く制御することが可能な手段を提供する
ことができる。
画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数
のドットにおけるスイッチング素子、信号線等の等価回
路図である。
TFTアレイ基板の1ドットを拡大して示す平面図であ
る。
構造を示す断面図である。
態の薄膜半導体装置の製造方法を示す工程図である。
態の薄膜半導体装置の製造方法を示す工程図である。
態の薄膜半導体装置の製造方法を示す工程図である。
態の薄膜半導体装置の製造方法を示す工程図である。
態の薄膜半導体装置の製造方法を示す工程図である。
の実施形態の薄膜半導体装置の製造方法を示す工程図で
ある。
の他の実施形態の薄膜半導体装置の製造方法を示す工程
図である。
を備えた携帯電話の一例を示す図、図11(b)は、上
記実施形態の液晶装置を備えた携帯型情報処理装置の一
例を示す図、図11(c)は、上記実施形態の液晶装置
を備えた腕時計型電子機器の一例を示す図である。
素子の技術分野において、LDD長を制御することが可
能な従来の技術を説明するための図である。
Claims (8)
- 【請求項1】 ソース領域、チャネル領域、ドレイン領
域を有する半導体膜と、該半導体膜とゲート絶縁膜を介
して対向したゲート電極とを具備すると共に、前記ソー
ス領域と前記ドレイン領域には、各々、不純物濃度が相
対的に高い高濃度領域と相対的に低い低濃度領域とが形
成された薄膜半導体装置の製造方法において、 透光性基板上に、所定のパターンの半導体膜を形成する
工程と、 前記半導体膜上に、ゲート絶縁膜を形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜上に、遮光性を有するゲート電極を形
成する工程と、 前記ゲート電極をマスクとして、前記半導体膜に低濃度
の不純物を注入する工程と、 前記ゲート電極を形成した前記透光性基板上に、絶縁膜
を形成する工程と、 前記絶縁膜上にポジ型のフォトレジストを塗布する工程
と、 前記透光性基板の裏面側から前記フォトレジストを露光
した後、該フォトレジストの現像、前記絶縁膜のエッチ
ングを順次行い、前記絶縁膜を前記ゲート電極より幅広
でかつ前記半導体膜より幅狭の所定のパターンに形成す
る工程と、 所定のパターンに形成した前記絶縁膜をマスクとして、
前記半導体膜に高濃度の不純物を注入する工程とを有す
ることを特徴とする薄膜半導体装置の製造方法。 - 【請求項2】 前記絶縁膜を所定のパターンに形成する
工程において、 現像後に前記フォトレジストが前記ゲート電極より幅広
でかつ前記半導体膜より幅狭の所定のパターンで残存す
るように、前記フォトレジストの露光、現像を行うと共
に、前記絶縁膜に対して異方性エッチングを行うことを
特徴とする請求項1に記載の薄膜半導体装置の製造方
法。 - 【請求項3】 前記絶縁膜を所定のパターンに形成する
工程において、 現像後に前記フォトレジストが前記ゲート電極と同一幅
若しくは前記ゲート電極より幅狭の所定のパターンで残
存するように、前記フォトレジストの露光、現像を行う
と共に、前記絶縁膜に対して等方性エッチングを行うこ
とを特徴とする請求項1に記載の薄膜半導体装置の製造
方法。 - 【請求項4】 前記ゲート電極がテーパー状であること
を特徴とする請求項1から請求項3までのいずれか1項
に記載の薄膜半導体装置の製造方法。 - 【請求項5】 請求項1から請求項4までのいずれか1
項に記載の薄膜半導体装置の製造方法により製造された
薄膜半導体装置であって、 少なくとも前記ゲート電極の上面及び側面に沿って、前
記絶縁膜が形成されていると共に、前記半導体膜の前記
ソース領域と前記ドレイン領域には、各々、前記絶縁膜
の前記ゲート電極より幅広に形成された部分に対応し
て、前記低濃度領域が形成されていることを特徴とする
薄膜半導体装置。 - 【請求項6】 ソース領域、チャネル領域、ドレイン領
域を有する半導体膜と、該半導体膜とゲート絶縁膜を介
して対向したゲート電極とを具備すると共に、前記ソー
ス領域と前記ドレイン領域には、各々、不純物濃度が相
対的に高い高濃度領域と相対的に低い低濃度領域とが形
成された薄膜半導体装置を備えた電気光学装置の製造方
法において、 透光性基板上に、所定のパターンの半導体膜を形成する
工程と、 前記半導体膜上に、ゲート絶縁膜を形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜上に、遮光性を有するゲート電極を形
成する工程と、 前記ゲート電極をマスクとして、前記半導体膜に低濃度
の不純物を注入する工程と、 前記ゲート電極を形成した前記透光性基板上に、絶縁膜
を形成する工程と、 前記絶縁膜上にポジ型のフォトレジストを塗布する工程
と、 前記透光性基板の裏面側から前記フォトレジストを露光
した後、該フォトレジストの現像、前記絶縁膜のエッチ
ングを順次行い、前記絶縁膜を前記ゲート電極より幅広
でかつ前記半導体膜より幅狭の所定のパターンに形成す
る工程と、 所定のパターンに形成した前記絶縁膜をマスクとして、
前記半導体膜に高濃度の不純物を注入する工程とを有す
ることを特徴とする電気光学装置の製造方法。 - 【請求項7】 請求項6に記載の電気光学装置の製造方
法により製造された電気光学装置であって、 少なくとも前記ゲート電極の上面及び側面に沿って、前
記絶縁膜が形成されていると共に、前記半導体膜の前記
ソース領域と前記ドレイン領域には、各々、前記絶縁膜
の前記ゲート電極より幅広に形成された部分に対応し
て、前記低濃度領域が形成されていることを特徴とする
電気光学装置。 - 【請求項8】 請求項7に記載の電気光学装置を備えた
ことを特徴とする電子機器。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2002057513A JP3966024B2 (ja) | 2002-03-04 | 2002-03-04 | 薄膜半導体装置の製造方法、及び電気光学装置の製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
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JP2003257990A true JP2003257990A (ja) | 2003-09-12 |
JP3966024B2 JP3966024B2 (ja) | 2007-08-29 |
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---|---|---|---|---|
US7651895B2 (en) | 2005-03-28 | 2010-01-26 | Seiko Epson Corporation | Transistor, method for manufacturing thereof, substrate for an electrooptical device |
-
2002
- 2002-03-04 JP JP2002057513A patent/JP3966024B2/ja not_active Expired - Fee Related
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