JP2005340409A - Field effect transistor and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、電界効果トランジスタに関し、特に液晶駆動に好適な電界効果トランジスタと電界効果トランジスタの製造方法に関するものである。 The present invention relates to a field effect transistor, and more particularly to a field effect transistor suitable for driving a liquid crystal and a method for manufacturing the field effect transistor.
液晶などの表示デバイスを駆動するための従来例の電界効果トランジスタには、例えば図9に示されるような構造の電界効果トランジスタが知られている。この電界効果トランジスタは、基板上にゲート電極が設けられ、このゲート電極上に設けられた絶縁層と活性層(チャネル層)を介してソース電極及びドレイン電極が形成された構造を有している。 For example, a field effect transistor having a structure as shown in FIG. 9 is known as a conventional field effect transistor for driving a display device such as a liquid crystal. This field effect transistor has a structure in which a gate electrode is provided on a substrate, and a source electrode and a drain electrode are formed via an insulating layer and an active layer (channel layer) provided on the gate electrode. .
一方、電界効果トランジスタでは、近年において益々、高速動作が求められてきており、そのため、例えば特許文献1に開示されている図10のような構造の電界効果トランジスタが知られている。図10に示された電界効果トランジスタにおいては、半絶縁性GaAs基板の表面部のチャネル層の上にゲート電極が形成されており、このゲート電極を挟んでソース電極及びドレイン電極が形成され、ゲート電極とn+ソース領域/ドレイン領域とが自己整合されるように構成されている。そして、チャネル長を1μm程度まで短くして、ゲート電極に対するソース電極及びドレイン電極間の静電容量が小さくなるようにして、高速動作が図られている。その際、これらの位置あわせ精度は、マスクアライナを用いた場合には約1μm程度、電子ビーム露光装置を用いた場合には約0.5μmとなっている。
ところで、液晶などの表示デバイスを駆動する際には、106以上のオン/オフ比と高速動作の双方を満たすことが求められることから、最も理想的には、チャネル長(ソース/ドレイン間距離)とゲート長とが一致する構造が望ましい。しかしながら、実際には、そのような位置合わせにおいて、仕上がり寸法と設計寸法との間にずれが生じることを避けることは困難である。
そのため、従来例の図10の構造の電界効果トランジスタにおいては、ゲート電極とソース電極及びドレイン電極間の位置合わせに際し、位置合わせ精度によって位置ずれが生じた場合、オン/オフ比が小さくなってしまうこととなる。
By the way, when driving a display device such as a liquid crystal, it is required to satisfy both an on / off ratio of 10 6 or more and a high-speed operation. Therefore, ideally, the channel length (distance between source / drain) ) And the gate length are desirable. However, in practice, in such alignment, it is difficult to avoid a deviation between the finished size and the design size.
Therefore, in the field effect transistor having the structure shown in FIG. 10 of the conventional example, the ON / OFF ratio becomes small when misalignment occurs due to the alignment accuracy during alignment between the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode. It will be.
また、従来例の図9の構造の電界効果トランジスタでは、ゲート電極に対してソース電極とドレイン電極とが重なりを持つように構成されていることから、オン/オフ比を大きくすることはできるが、ゲート電極とソース電極/ドレイン電極間の静電容量が大きくなるため、遮断周波数が小さくなり、そのため高速動作を行う上で問題が生じる。
このように、従来例の電界効果トランジスタにおいては、液晶などの表示デバイスを駆動するために求められる、106以上のオン/オフ比と高速動作の双方を満たすことは困難であった。
Further, in the conventional field effect transistor having the structure shown in FIG. 9, since the source electrode and the drain electrode overlap with the gate electrode, the on / off ratio can be increased. Since the capacitance between the gate electrode and the source / drain electrode is increased, the cutoff frequency is decreased, which causes a problem in performing high-speed operation.
As described above, in the field effect transistor of the conventional example, it is difficult to satisfy both the ON / OFF ratio of 10 6 or more and the high-speed operation required for driving a display device such as a liquid crystal.
そこで、本発明は上記課題に鑑み、ゲート電極とソース電極及びドレイン電極間の位置合わせの必要がなく、また仕上がり寸法にずれが生じても、高いオン/オフ比と高速動作の双方を得ることが可能となる電界効果トランジスタ及び電界効果トランジスタの製造方法を提供することを目的とするものである。 Therefore, in view of the above problems, the present invention eliminates the need for alignment between the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode, and obtains both a high on / off ratio and high-speed operation even if the finished dimensions are displaced. It is an object of the present invention to provide a field effect transistor and a method for manufacturing the field effect transistor that enable the above.
本発明は、以下のように構成した電界効果トランジスタ及び電界効果トランジスタの製造方法を提供するものである。
すなわち、本発明の電界効果トランジスタは、ゲート電極上に、絶縁層と活性層とを介してソース電極及びドレイン電極を有する電界効果トランジスタにおいて、前記活性層の表面部に逆台形状の凹溝を有し、該逆台形状の凹溝の一方の斜面にソース電極が、他方の斜面にドレイン電極が形成されていることを特徴としている。
また、本発明の電界効果トランジスタは、ゲート電極上に、絶縁層と活性層とを介してソース電極及びドレイン電極を有する電界効果トランジスタにおいて、前記絶縁層の表面部に逆台形状の凹溝を有し、該逆台形状の凹溝の一方の斜面に前記活性層を介してソース電極が、他方の斜面に前記活性層を介してドレイン電極が形成されていることを特徴としている。
また、本発明の上記電界効果トランジスタの製造方法は、前記活性層の一部を選択的に除去し、逆台形状の凹溝を形成する工程と、前記凹溝を含む活性層を被覆するように、樹脂を形成する工程と、前記樹脂をアッシングあるいはエッチングすることによって、前記逆台形状の凹溝の斜面部の樹脂のみを除去する工程と、前記樹脂が除去された斜面部の領域に、ソース電極とドレイン電極を形成する工程と、を少なくとも有することを特徴としている。
また、本発明の上記電界効果トランジスタの製造方法は、前記活性層の一部を選択的に除去し、逆台形状の凹溝を形成する工程と、前記凹溝を含む活性層を被覆するように、フォトレジストを形成する工程と、前記フォトレジストを被覆してある面の反対側から前記フォトレジストを露光した後、現像することによって、前記逆台形状の凹溝の斜面部のフォトレジストのみを除去する工程と、前記フォトレジストが除去された斜面部の領域に、ソース電極とドレイン電極を形成する工程と、を少なくとも有することを特徴としている。
また、本発明の上記電界効果トランジスタの製造方法は、絶縁層の一部を選択的に除去し、逆台形状の凹溝を形成する工程と、前記凹溝を含む絶縁層を被覆するように、活性層および樹脂を形成する工程と、前記樹脂をアッシングあるいはエッチングすることによって、前記逆台形状の凹溝の斜面部の樹脂のみを除去する工程と、前記樹脂が除去された斜面部の領域に、ソース電極とドレイン電極を形成する工程と、を少なくとも有することを特徴としている。
また、本発明の上記電界効果トランジスタの製造方法は、前記絶縁層の一部を選択的に除去し、逆台形状の凹溝を形成する工程と、前記凹溝を含む絶縁層を被覆するように、活性層およびフォトレジストを形成する工程と、前記フォトレジストを被覆してある面の反対側から前記フォトレジストを露光した後、現像することによって、前記逆台形状の凹溝の斜面部のフォトレジストのみを除去する工程と、前記フォトレジストが除去された斜面部の領域に、ソース電極とドレイン電極を形成する工程と、を少なくとも有することを特徴としている。
The present invention provides a field effect transistor configured as follows and a method for manufacturing the field effect transistor.
That is, the field effect transistor of the present invention is a field effect transistor having a source electrode and a drain electrode via an insulating layer and an active layer on a gate electrode, and an inverted trapezoidal groove is formed on the surface of the active layer. And a source electrode is formed on one slope of the inverted trapezoidal concave groove, and a drain electrode is formed on the other slope.
The field effect transistor of the present invention is a field effect transistor having a source electrode and a drain electrode on an insulating layer and an active layer on a gate electrode, and an inverted trapezoidal groove is formed on the surface of the insulating layer. And a source electrode is formed on one slope of the inverted trapezoidal concave groove through the active layer, and a drain electrode is formed on the other slope through the active layer.
In the method of manufacturing the field effect transistor of the present invention, a part of the active layer is selectively removed to form an inverted trapezoidal groove, and the active layer including the groove is covered. In addition, a step of forming a resin, a step of removing only the resin on the inclined surface of the inverted trapezoidal groove by ashing or etching the resin, and a region of the inclined surface portion from which the resin has been removed, And at least a step of forming a source electrode and a drain electrode.
In the method of manufacturing the field effect transistor of the present invention, a part of the active layer is selectively removed to form an inverted trapezoidal groove, and the active layer including the groove is covered. In addition, a photoresist is formed, and the photoresist is exposed from the opposite side of the surface coated with the photoresist and then developed, so that only the photoresist on the inclined surface of the inverted trapezoidal groove is developed. And a step of forming a source electrode and a drain electrode in a region of the slope portion from which the photoresist has been removed.
In the method of manufacturing a field effect transistor according to the present invention, a part of the insulating layer is selectively removed to form an inverted trapezoidal groove, and the insulating layer including the groove is covered. A step of forming an active layer and a resin, a step of removing only the resin on the inclined surface of the inverted trapezoidal groove by ashing or etching the resin, and a region of the inclined surface from which the resin is removed And at least a step of forming a source electrode and a drain electrode.
In the method of manufacturing a field effect transistor according to the present invention, a part of the insulating layer is selectively removed to form an inverted trapezoidal groove, and the insulating layer including the groove is covered. And forming the active layer and the photoresist, and exposing the photoresist from the opposite side of the surface coated with the photoresist, and developing the photoresist, thereby developing the slope of the inverted trapezoidal groove. The method includes at least a step of removing only the photoresist and a step of forming a source electrode and a drain electrode in the region of the slope portion from which the photoresist has been removed.
本発明によれば、ゲート電極とソース電極及びドレイン電極間の位置合わせの必要がなく、また仕上がり寸法にずれが生じても、高いオン/オフ比と高速動作の双方を得ることが可能となる電界効果トランジスタ及び電界効果トランジスタの製造方法を実現することができる。 According to the present invention, it is not necessary to align the gate electrode, the source electrode, and the drain electrode, and it is possible to obtain both a high on / off ratio and high-speed operation even if the finished dimensions are shifted. A field effect transistor and a method of manufacturing the field effect transistor can be realized.
本発明を実施するための最良の形態を、以下の実施例により更に説明する。 The best mode for carrying out the invention is further illustrated by the following examples.
[実施例1]
本発明の実施例1は、上記した本発明の構成を適用したものであり、これらの具体的構成について図を用いて説明する。
図1は本実施例における電界効果トランジスタの構造を模式的に示す断面図であり、同図において1はゲート電極、2はソース電極、3はドレイン電極、4は活性層、5は絶縁層、6は基板である。
図2は上記した図1の本実施例における電界効果トランジスタの作製工程を模式的に示す断面図であり、同図においてアルファベット順に電界効果トランジスタの作製の工程が進められる。
図2において、10はフォトレジスト、20は樹脂である。
[Example 1]
The first embodiment of the present invention applies the above-described configuration of the present invention, and a specific configuration thereof will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the structure of a field effect transistor in the present embodiment, in which 1 is a gate electrode, 2 is a source electrode, 3 is a drain electrode, 4 is an active layer, 5 is an insulating layer, 6 is a substrate.
FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the process for producing the field effect transistor in this embodiment of FIG. 1, in which the process for producing the field effect transistor proceeds in alphabetical order.
In FIG. 2, 10 is a photoresist and 20 is a resin.
つぎに、図2を参照しながら、本実施例の電界効果トランジスタの作製工程を説明する。
まず、図2(a)に示すように、ガラス基板6上にAlからなるゲート電極1(厚さ300nm)、窒化シリコン絶縁層(厚さ300nm)5、アモルファスシリコン活性層(厚さ1μm)4を形成しておく。
そして、アモルファスシリコン活性層4にフォトレジスト10としてAZ−1350(ヘキスト製)を膜厚が1μmとなるように塗布する。
プリベークとして80℃で30分間の熱処理をおこなった後、ウェハーにマスクをかけて露光する。
現像、リンス後のフォトレジスト10は、図2(b)に示すようにややテーパー形状をしている。
Next, a manufacturing process of the field effect transistor of this example will be described with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 2A, a gate electrode 1 (thickness 300 nm) made of Al, a silicon nitride insulating layer (thickness 300 nm) 5, an amorphous silicon active layer (
Then, AZ-1350 (Hoechst) is applied as a photoresist 10 to the amorphous silicon
After pre-baking at 80 ° C. for 30 minutes, the wafer is exposed with a mask.
The
つぎに、フォトレジスト10をエッチングマスクとし、CF4−O2ガスを用いてリアクティブ・イオン・エッチング(RIE)を行うと、アモルファスシリコン活性層4が選択的にエッチングされる。
エッチング終了後、フォトレジスト10を除去すると、図2(c)のようにフォトレジスト10の開口部よりも狭い溝ができる。すなわち、マスクアライナで形成できる程度の大きいパターンよりも短いチャネル長を実現することができる。
このとき、溝の底の幅は1μm、溝の底のアモルファスシリコン活性層4の厚みは10nmである。
Next, when reactive ion etching (RIE) is performed using the
When the
At this time, the width of the bottom of the groove is 1 μm, and the thickness of the amorphous silicon
つぎに、アモルファスシリコン活性層4を被覆するように、樹脂20としてフォトレジストを塗布する。塗布後の樹脂20の膜厚は、溝の底で1μmである。
その後、プリベークとして80℃で30分間の熱処理をおこなった後、図2(d)のように、O2ガスを用いて樹脂20をアッシングする。
溝の底の樹脂20は、その他の部分よりも厚いので、アッシング後は、図2(e)のように、溝の底の領域のみに樹脂20が残る。ここでは、樹脂20として用いたフォトレジストをO2ガスを用いてアッシングしたが、Arガスなどを用いてエッチングしてもよい。
Next, a photoresist is applied as the resin 20 so as to cover the amorphous silicon
Thereafter, after pre-baking and heat treatment at 80 ° C. for 30 minutes, the resin 20 is ashed using O 2 gas as shown in FIG.
Since the resin 20 at the bottom of the groove is thicker than the other parts, the resin 20 remains only in the region at the bottom of the groove after ashing as shown in FIG. Here, the photoresist used as the resin 20 is ashed using O 2 gas, but may be etched using Ar gas or the like.
この樹脂20を被覆するようにAl電極を蒸着し、リフトオフを行うと、図2(f)のようにソース電極2とドレイン電極3が形成される。このあと、図2(g)のように、溝の内部のソース電極2とドレイン電極3を被覆するようにフォトレジスト10を形成し、フォトレジスト10が形成されていない領域のソース電極2とドレイン電極3を除去すると、図2(h)のように、逆台形状の溝の斜面にソース電極2とドレイン電極3が形成された、本実施例における図1の構造の電界効果トランジスタが得られる。
なお、材料系は上記にとらわれるわけではなく、活性層4としてポリシリコンやGaAsなどの半導体、あるいは有機層を用いてもよいし、電極についても、活性層に応じて選択すればよい。さらに絶縁層5も窒化シリコンに限定されるわけではなく、仕様を満たすものであれば、何でもよい。
When an Al electrode is deposited so as to cover the resin 20 and lift-off is performed, the
The material system is not limited to the above, and a semiconductor such as polysilicon or GaAs or an organic layer may be used as the
つぎに、本実施例の構造の特性について説明する。
図3は、図2の作製工程によって試作した電界効果トランジスタの電流−電圧特性を示す図であり、同図において(a)はドレイン電流とドレイン電圧との関係(パラメータは、ゲート電圧VG)、(b)はドレイン電流とゲート電圧との関係(パラメータはドレイン電圧VD)を示している。なお、チャネル幅は10μmである。
Next, the characteristics of the structure of this embodiment will be described.
FIG. 3 is a diagram showing current-voltage characteristics of the field-effect transistor prototyped by the manufacturing process of FIG. 2, in which (a) shows the relationship between drain current and drain voltage (parameter is gate voltage VG), (B) shows the relationship between the drain current and the gate voltage (the parameter is the drain voltage VD). The channel width is 10 μm.
図3(a)に示すように、ドレイン電圧が大きくなるにつれてドレイン電流は飽和傾向を示し、典型的な電界効果トランジスタの特性を示している。また、図3(b)に示すように、ドレイン電圧VDが10Vの場合、ゲート電圧が10Vと0Vのときのドレイン電流の比、すなわちオン/オフ比は6.98×108であり、液晶などの表示デバイスを駆動するために必要なオン/オフ比106より大きく、仕様を満たしていることがわかる。 As shown in FIG. 3A, as the drain voltage increases, the drain current tends to saturate, indicating the characteristics of a typical field effect transistor. As shown in FIG. 3B, when the drain voltage VD is 10 V, the ratio of the drain current when the gate voltage is 10 V and 0 V, that is, the on / off ratio is 6.98 × 10 8. It can be seen that the on / off ratio required for driving the display device is larger than 10 6 and satisfies the specifications.
つぎに、遮断周波数について説明する。
図1の構造では、溝の斜面にソース電極2とドレイン電極3が形成されている。したがって、図9の従来例と比べて、ゲートとソース間静電容量とゲートとドレイン間静電容量が小さく、遮断周波数が大きくなる。例えば、ソース電極とドレイン電極が、それぞれゲート電極と1μm重なったときの遮断周波数は、図9の従来例では3.16MHzであるのに対し、図1の構造では4.51MHzと改善されており、これにより高速動作を図ることが可能となる。
したがって、本実施例によれば、液晶などの表示デバイスを駆動する際に求められる高いオン/オフ比と高速動作の双方を得ることが可能となる。
Next, the cutoff frequency will be described.
In the structure of FIG. 1, the
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to obtain both a high on / off ratio and a high-speed operation required when driving a display device such as a liquid crystal.
[実施例2]
本発明の実施例2は、上記した本発明の構成を適用したものであり、これらの具体的構成について図を用いて説明する。
[Example 2]
The second embodiment of the present invention applies the above-described configuration of the present invention, and a specific configuration thereof will be described with reference to the drawings.
図4は、本実施例の電界効果トランジスタの作製工程を模式的に示す断面図である。同図において、図2と同一構成部材については同一符号を付する。なお、11は、ネガ型フォトレジストである。
つぎに、本実施例の電界効果トランジスタの作製工程を説明する。
まず、図4(a)に示すように、アモルファスシリコン活性層(厚さ1μm)4と窒化シリコン絶縁層(厚さ300nm)5を積層する。
そして、アモルファスシリコン活性層4にフォトレジスト10としてAZ−1350(ヘキスト製)を膜厚が1μmとなるように塗布する。プリベークとして80℃で30分間の熱処理をおこなった後、ウェハーにマスクをかけて露光する。現像、リンス後のフォトレジスト10は、図4(b)に示すようにややテーパー形状をしている。つぎに、フォトレジスト10をエッチングマスクとし、CF4−O2ガスを用いてリアクティブ・イオン・エッチング(RIE)を行うと、アモルファスシリコン活性層4が選択的にエッチングされる。エッチング終了後、フォトレジスト10を除去すると、図4(c)のようになる。このとき、溝の底の幅は1μm、溝の底のアモルファスシリコン活性層4の厚みは10nmである。
FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a manufacturing process of the field effect transistor of this example. In the figure, the same components as those in FIG. Reference numeral 11 denotes a negative photoresist.
Next, a manufacturing process of the field effect transistor of this example will be described.
First, as shown in FIG. 4A, an amorphous silicon active layer (
Then, AZ-1350 (Hoechst) is applied as a
つぎに、ネガ型フォトレジストであるRU−1100(日立化成製)11を溝の底での膜厚が1μmとなるように塗布し、プリベークとして80℃で30分間の熱処理をおこなった後、図4(d)のように、ネガ型フォトレジスト11を窒化シリコン絶縁層5側から紫外光を照射して露光する。
活性層4の厚い部分を伝搬した後の紫外光の強度は、活性層4の薄い部分を伝搬した後の紫外光の強度に比べて小さいので、現像、リンス後には、図4(e)のように、溝の底の領域のみにネガ型フォトレジスト11が残る。
Next, a negative photoresist RU-1100 (manufactured by Hitachi Chemical Co., Ltd.) 11 was applied so that the film thickness at the bottom of the groove was 1 μm, and after heat treatment at 80 ° C. for 30 minutes as a prebake, As shown in FIG. 4D, the negative photoresist 11 is exposed to ultraviolet light from the silicon
The intensity of the ultraviolet light after propagating through the thick part of the
つぎに、上記ネガ型フォトレジスト11を被覆するようにAl電極を蒸着し、リフトオフを行い、溝の斜面にソース電極2とドレイン電極3を形成し、絶縁層5と基板6上のゲート電極と接合させ、図4(f)の構造を形成する。この後、図4(g)のように、溝の内部のソース電極2とドレイン電極3を被覆するようにフォトレジスト10を形成し、フォトレジスト10が形成されていない領域のソース電極2とドレイン電極3を除去すると、図4(h)のように、図1の構造が形成される。
Next, an Al electrode is deposited so as to cover the negative photoresist 11, lift-off is performed, the
なお、以上の工程で、適宜ウェハーを支持する基板を用いてもよい。また、材料系も上記にとらわれるわけではなく、活性層4としてポリシリコンやGaAsなどの半導体、あるいは有機層を用いてもよいし、電極についても、活性層に応じて選択すればよい。さらに絶縁層5も窒化シリコンに限定されるわけではなく、仕様を満たすものであれば、何でもよい。
本実施の図4の作製工程で作った図1の構造の電界効果トランジスタによれば、図2の作製工程で作ったものと同じように、図3に示す特性を得ることができる。
Note that a substrate that supports a wafer as appropriate may be used in the above steps. In addition, the material system is not limited to the above, and a semiconductor such as polysilicon or GaAs or an organic layer may be used as the
According to the field effect transistor having the structure of FIG. 1 made in the manufacturing process of FIG. 4 of the present embodiment, the characteristics shown in FIG. 3 can be obtained as in the case of the manufacturing process of FIG.
[実施例3]
本発明の実施例3は、上記した本発明の構成を適用したものであり、これらの具体的構成について図を用いて説明する。
図5は本実施例における電界効果トランジスタの構造を模式的に示す断面図であり、同図において図1と同一構成部材については同一符号を付する。本実施例と実施例1との違いは、図1の実施例1では活性層4に溝を形成したのに対し、図5の本実施例では絶縁層5に溝を形成したことである。
図6は、上記した図5の本実施例における電界効果トランジスタの作製工程を模式的に示す断面図であり、同図においてアルファベット順に電界効果トランジスタの作製の工程が進められる。
[Example 3]
The third embodiment of the present invention applies the above-described configuration of the present invention, and a specific configuration thereof will be described with reference to the drawings.
FIG. 5 is a cross-sectional view schematically showing the structure of the field effect transistor in this embodiment. In FIG. 5, the same components as those in FIG. The difference between this example and Example 1 is that a groove was formed in the
FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the process for producing the field effect transistor in this embodiment of FIG. 5 described above, in which the process for producing the field effect transistor proceeds in alphabetical order.
つぎに、図6を参照しながら、本実施例の電界効果トランジスタの作製工程を説明する。
まず、図6(a)に示すように、ガラス基板6上にAlからなるゲート電極1(厚さ300nm)、窒化シリコン絶縁層(厚さ1μm)5を形成しておく。
そして、窒化シリコン絶縁層5にフォトレジスト10としてAZ−1350(ヘキスト製)を膜厚が1μmとなるように塗布する。プリベークとして80℃で30分間の熱処理をおこなった後、ウェハーにマスクをかけて露光する。
現像、リンス後のフォトレジスト10は、図6(b)に示すようにややテーパー形状をしている。つぎに、フォトレジスト10をエッチングマスクとし、CF4−O2ガスを用いてリアクティブ・イオン・エッチング(RIE)を行うと、窒化シリコン絶縁層5が選択的にエッチングされる。
Next, a manufacturing process of the field effect transistor of this example will be described with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 6A, a gate electrode 1 (thickness 300 nm) and a silicon nitride insulating layer (
Then, AZ-1350 (manufactured by Hoechst) is applied to the silicon
The
エッチング終了後、フォトレジスト10を除去すると、図6(c)のようにフォトレジスト10の開口部よりも狭い溝ができる。すなわち、マスクアライナで形成できる程度の大きいパターンよりも短いチャネル長を実現することができる。このとき、溝の底の幅は1μm、溝の底の窒化シリコン絶縁層5の厚みは300nmである。つぎに、窒化シリコン絶縁層5を被覆するように、アモルファスシリコン活性層4(溝の底での厚み10nm)と樹脂20(溝の底での厚み1μm)を形成し、プリベークとして80℃で30分間の熱処理をおこなった後、図6(d)のように、Arガスを用いて樹脂20を、CF4−O2ガスを用いてアモルファスシリコン活性層4をエッチングする。
When the
溝の底の樹脂20は、その他の部分よりも厚いので、エッチング後は、図6(e)のように、溝の底の領域のみに樹脂20が残る。この樹脂20を被覆するようにAl電極を蒸着し、リフトオフを行うと、図6(f)のようにソース電極2とドレイン電極3が形成される。
この後、図6(g)のように、溝の内部のソース電極2とドレイン電極3を被覆するようにフォトレジスト10を形成し、フォトレジスト10が形成されていない領域のソース電極2とドレイン電極3を除去すると、図6(h)のように、図5の構造が形成される。
なお、材料系は上記にとらわれるわけではなく、活性層4としてポリシリコンやGaAsなどの半導体、あるいは有機層を用いてもよいし、電極についても、活性層に応じて選択すればよい。さらに絶縁層5も窒化シリコンに限定されるわけではなく、仕様を満たすものであれば、何でもよい。
Since the resin 20 at the bottom of the groove is thicker than the other portions, after etching, the resin 20 remains only in the region at the bottom of the groove as shown in FIG. When an Al electrode is deposited so as to cover the resin 20 and lift-off is performed, the
Thereafter, as shown in FIG. 6G, a
The material system is not limited to the above, and a semiconductor such as polysilicon or GaAs or an organic layer may be used as the
図7は、図6の作製工程によって試作した電界効果トランジスタの電流−電圧特性を示す図であり、同図において(a)はドレイン電流とドレイン電圧との関係(パラメータは、ゲート電圧VG)、(b)はドレイン電流とゲート電圧との関係(パラメータはドレイン電圧VD)を示している。なお、チャネル幅は10μmである。
図7(a)に示すように、ドレイン電圧が大きくなるにつれてドレイン電流は飽和傾向を示し、典型的な電界効果トランジスタの特性を示している。また、図7(b)に示すように、ドレイン電圧VDが10Vの場合、ゲート電圧が10Vと0Vのときのドレイン電流の比、すなわちオン/オフ比は6.98×108であり、液晶などの表示デバイスを駆動するために必要なオン/オフ比106より大きく、仕様を満たしていることがわかる。
FIG. 7 is a diagram showing current-voltage characteristics of the field-effect transistor prototyped by the manufacturing process of FIG. 6, in which (a) is the relationship between the drain current and the drain voltage (the parameter is the gate voltage VG), (B) shows the relationship between the drain current and the gate voltage (the parameter is the drain voltage VD). The channel width is 10 μm.
As shown in FIG. 7A, as the drain voltage increases, the drain current tends to saturate, indicating typical field effect transistor characteristics. As shown in FIG. 7B, when the drain voltage VD is 10 V, the ratio of the drain current when the gate voltage is 10 V and 0 V, that is, the on / off ratio is 6.98 × 10 8. It can be seen that the on / off ratio required for driving the display device is larger than 10 6 and satisfies the specifications.
つぎに、遮断周波数について説明する。
図5の構造では、溝の斜面にソース電極2とドレイン電極3が形成されている。したがって、図9の従来例と比べて、ゲート−ソース間静電容量とゲート−ドレイン間静電容量が小さく、遮断周波数が大きくなる。例えば、ソース電極とドレイン電極が、それぞれゲート電極と1μm重なったときの遮断周波数は、図9の従来例では3.16MHzであるのに対し、図5の構造では4.51MHzと改善されており、これにより高速動作を図ることが可能となる。
したがって、本実施例によれば、液晶などの表示デバイスを駆動する際に求められる高いオン/オフ比と高速動作の双方を得ることが可能となる。
Next, the cutoff frequency will be described.
In the structure of FIG. 5, the
Therefore, according to the present embodiment, it is possible to obtain both a high on / off ratio and a high-speed operation required when driving a display device such as a liquid crystal.
[実施例4]
本発明の実施例4は、上記した本発明の構成を適用したものであり、これらの具体的構成について図を用いて説明する。
図8は、上記した図5の本実施例における電界効果トランジスタの作製工程を模式的に示す断面図であり、同図において、図6と同一構成部材については同一符号を付する。
[Example 4]
The fourth embodiment of the present invention applies the above-described configuration of the present invention, and a specific configuration thereof will be described with reference to the drawings.
FIG. 8 is a cross-sectional view schematically showing a manufacturing process of the field effect transistor in this embodiment of FIG. 5 described above. In FIG. 8, the same components as those in FIG.
つぎに、図8を参照しながら、本実施例の電界効果トランジスタの作製工程を説明する。
まず、図8(a)に示すように、窒化シリコン絶縁層(厚さ1μm)5を用意する。そして、窒化シリコン絶縁層5にフォトレジスト10としてAZ−1350(ヘキスト製)を膜厚が1μmとなるように塗布する。プリベークとして80℃で30分間の熱処理をおこなった後、ウェハーにマスクをかけて露光する。
現像、リンス後のフォトレジスト10は、図8(b)に示すようにややテーパー形状をしている。つぎに、フォトレジスト10をエッチングマスクとし、CF4−O2ガスを用いてリアクティブ・イオン・エッチング(RIE)を行うと、窒化シリコン絶縁層5が選択的にエッチングされる。エッチング終了後、フォトレジスト10を除去すると、図8(c)のようになる。このとき、溝の底の幅は1μm、溝の底の窒化シリコン絶縁層5の厚みは300nmである。
Next, a manufacturing process of the field effect transistor of this example will be described with reference to FIG.
First, as shown in FIG. 8A, a silicon nitride insulating layer (
The
つぎに、アモルファスシリコン活性層4(溝の底での厚み10nm)、ネガ型フォトレジストであるRU−1100(日立化成製)11(溝の底での厚み1μm)を順次形成し、プリベークとして80℃で30分間の熱処理をおこなった後、図8(d)のように、ネガ型フォトレジスト11を窒化シリコン絶縁層5側から紫外光を照射して露光する。
窒化シリコン絶縁層5の厚い部分を伝搬した後の紫外光の強度は、窒化シリコン絶縁層5の薄い部分を伝搬した後の紫外光の強度に比べて小さいので、現像、リンス後には、図8(e)のように、溝の底の領域のみにネガ型フォトレジスト11が残る。
Next, an amorphous silicon active layer 4 (thickness at the bottom of the groove of 10 nm) and a negative photoresist RU-1100 (manufactured by Hitachi Chemical) 11 (thickness at the bottom of the groove of 1 μm) are successively formed and prebaked as 80 After heat treatment at 30 ° C. for 30 minutes, as shown in FIG. 8D, the negative photoresist 11 is exposed by irradiating ultraviolet light from the silicon
The intensity of the ultraviolet light after propagating through the thick part of the silicon
つぎに、上記ネガ型フォトレジスト11を被覆するようにAl電極を蒸着し、リフトオフを行うい、溝の斜面に活性層を介してソース電極2とドレイン電極3を形成し、絶縁層5と基板6上のゲート電極と接合させ、図8(f)の構造を形成する。この後、図8(g)のように、溝の内部のソース電極2とドレイン電極3を被覆するようにフォトレジスト10を形成し、フォトレジスト10が形成されていない領域のソース電極2とドレイン電極3を除去すると、図8(h)のように、図5の構造が形成される。
Next, an Al electrode is deposited so as to cover the negative photoresist 11, and lift-off is performed. The
なお、以上の工程で、適宜ウェハーを支持する基板を用いてもよい。また、材料系も上記にとらわれるわけではなく、活性層4としてポリシリコンやGaAsなどの半導体、あるいは有機層を用いてもよいし、電極についても、活性層に応じて選択すればよい。さらに絶縁層5も窒化シリコンに限定されるわけではなく、仕様を満たすものであれば、何でもよい。
本実施例の図8の作製工程で作った図5の構造の電界効果トランジスタによれば、図6の作製工程で作ったものと同じように、図7に示す特性を得ることができる。
Note that a substrate that supports a wafer as appropriate may be used in the above steps. In addition, the material system is not limited to the above, and a semiconductor such as polysilicon or GaAs or an organic layer may be used as the
According to the field effect transistor having the structure of FIG. 5 made in the manufacturing process of FIG. 8 of the present embodiment, the characteristics shown in FIG. 7 can be obtained in the same manner as that made in the manufacturing process of FIG.
以上説明したように、上記した各実施例によれば、位置合わせの問題がなく、仕上がり寸法が設計寸法からずれても106以上のオン/オフ比と高速動作の両方を満たす電界効果トランジスタおよび電界効果トランジスタの製造方法を提供することが可能となる。 As described above, according to each of the above-described embodiments, there is no problem in alignment, and a field effect transistor that satisfies both an on / off ratio of 10 6 or more and high-speed operation even when the finished dimension deviates from the design dimension, and It is possible to provide a method for manufacturing a field effect transistor.
1:ゲート電極
2:ソース電極
3:ドレイン電極
4:活性層
5:絶縁層
6:基板
10:フォトレジスト
11:ネガ型フォトレジスト
20:樹脂
1: gate electrode 2: source electrode 3: drain electrode 4: active layer 5: insulating layer 6: substrate 10: photoresist 11: negative photoresist 20: resin
Claims (6)
前記活性層の表面部に逆台形状の凹溝を有し、該逆台形状の凹溝の一方の斜面にソース電極が、他方の斜面にドレイン電極が形成されていることを特徴とする電界効果トランジスタ。 In a field effect transistor having a source electrode and a drain electrode on an insulating layer and an active layer on a gate electrode,
An electric field having a reverse trapezoidal groove on the surface of the active layer, wherein a source electrode is formed on one inclined surface of the inverted trapezoidal groove and a drain electrode is formed on the other inclined surface. Effect transistor.
前記絶縁層の表面部に逆台形状の凹溝を有し、該逆台形状の凹溝の一方の斜面に前記活性層を介してソース電極が、他方の斜面に前記活性層を介してドレイン電極が形成されていることを特徴とする電界効果トランジスタ。 In a field effect transistor having a source electrode and a drain electrode on an insulating layer and an active layer on a gate electrode,
The insulating layer has an inverted trapezoidal groove on the surface, the source electrode is provided on one slope of the inverted trapezoidal groove via the active layer, and the drain is provided on the other slope via the active layer. A field effect transistor, characterized in that an electrode is formed.
前記活性層の一部を選択的に除去し、逆台形状の凹溝を形成する工程と、
前記凹溝を含む活性層を被覆するように、樹脂を形成する工程と、
前記樹脂をアッシングあるいはエッチングすることによって、前記逆台形状の凹溝の斜面部の樹脂のみを除去する工程と、
前記樹脂が除去された斜面部の領域に、ソース電極とドレイン電極を形成する工程と、
を少なくとも有することを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。 In a method of manufacturing a field effect transistor having a source electrode and a drain electrode via an insulating layer and an active layer on a gate electrode,
Selectively removing a part of the active layer to form an inverted trapezoidal groove,
Forming a resin so as to cover the active layer including the concave groove;
Removing only the resin on the inclined surface of the inverted trapezoidal groove by ashing or etching the resin; and
Forming a source electrode and a drain electrode in a region of the slope portion from which the resin has been removed;
A method for manufacturing a field effect transistor, comprising:
前記活性層の一部を選択的に除去し、逆台形状の凹溝を形成する工程と、
前記凹溝を含む活性層を被覆するように、フォトレジストを形成する工程と、
前記フォトレジストを被覆してある面の反対側から前記フォトレジストを露光した後、現像することによって、前記逆台形状の凹溝の斜面部のフォトレジストのみを除去する工程と、
前記フォトレジストが除去された斜面部の領域に、ソース電極とドレイン電極を形成する工程と、
を少なくとも有することを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。 In a method of manufacturing a field effect transistor having a source electrode and a drain electrode via an insulating layer and an active layer on a gate electrode,
Selectively removing a part of the active layer to form an inverted trapezoidal groove,
Forming a photoresist so as to cover the active layer including the concave groove;
Removing the photoresist only on the inclined surface of the inverted trapezoidal concave groove by developing after exposing the photoresist from the opposite side of the surface coated with the photoresist; and
Forming a source electrode and a drain electrode in the region of the slope portion from which the photoresist has been removed;
A method for manufacturing a field effect transistor, comprising:
絶縁層の一部を選択的に除去し、逆台形状の凹溝を形成する工程と、
前記凹溝を含む絶縁層を被覆するように、活性層および樹脂を形成する工程と、
前記樹脂をアッシングあるいはエッチングすることによって、前記逆台形状の凹溝の斜面部の樹脂のみを除去する工程と、
前記樹脂が除去された斜面部の領域に、ソース電極とドレイン電極を形成する工程と、
を少なくとも有することを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。 In a method of manufacturing a field effect transistor having a source electrode and a drain electrode via an insulating layer and an active layer on a gate electrode,
Selectively removing a part of the insulating layer and forming an inverted trapezoidal groove,
Forming an active layer and a resin so as to cover the insulating layer including the concave groove;
Removing only the resin on the inclined surface of the inverted trapezoidal groove by ashing or etching the resin; and
Forming a source electrode and a drain electrode in a region of the slope portion from which the resin has been removed;
A method for manufacturing a field effect transistor, comprising:
前記絶縁層の一部を選択的に除去し、逆台形状の凹溝を形成する工程と、
前記凹溝を含む絶縁層を被覆するように、活性層およびフォトレジストを形成する工程と、
前記フォトレジストを被覆してある面の反対側から前記フォトレジストを露光した後、現像することによって、前記逆台形状の凹溝の斜面部のフォトレジストのみを除去する工程と、
前記フォトレジストが除去された斜面部の領域に、ソース電極とドレイン電極を形成する工程と、
を少なくとも有することを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。 In a method of manufacturing a field effect transistor having a source electrode and a drain electrode via an insulating layer and an active layer on a gate electrode,
Selectively removing a part of the insulating layer to form an inverted trapezoidal concave groove;
Forming an active layer and a photoresist so as to cover the insulating layer including the concave groove;
Removing the photoresist only on the inclined surface of the inverted trapezoidal concave groove by developing after exposing the photoresist from the opposite side of the surface coated with the photoresist; and
Forming a source electrode and a drain electrode in the region of the slope portion from which the photoresist has been removed;
A method for manufacturing a field effect transistor, comprising:
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