JP2009277733A - 薄膜トランジスタ及び薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents

薄膜トランジスタ及び薄膜トランジスタの製造方法 Download PDF

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    • H01L29/78675Polycrystalline or microcrystalline silicon transistor with normal-type structure, e.g. with top gate

Abstract

【課題】 簡便に形成可能であり、リーク電流の発生を抑制できる薄膜トランジスタ及び薄膜トランジスタの製造方法を提供する。
【解決手段】 薄膜トランジスタ22は、ソース領域及びドレイン領域の一方である第1領域と、他方である第2領域と、を有した半導体層25と、ゲート絶縁層27と、ゲート絶縁層上に形成され、第1領域から外れて位置し、第2領域に重ねられた開口部30aを有した環状のゲート電極30と、層間絶縁膜31と、半導体層の第1領域に接続された第1電極と、半導体層の第2領域に接続された第2電極と、を備えている。
【選択図】 図4

Description

この発明は、薄膜トランジスタ及び薄膜トランジスタの製造方法に関する。
薄膜トランジスタを使用した電子機器として、例えば液晶表示装置が知られている。液晶表示装置は、アレイ基板と、対向基板と、液晶層とを備えている。アクティブマトリックス型液晶表示装置において、アレイ基板は、半導体活性層に電界効果移動度の大きい多結晶シリコンを用いた薄膜トランジスタを用いて形成されている。薄膜トランジスタは、画素のスイッチング素子に用いられ、さらに、周辺駆動回路にも用いられている。薄膜トランジスタとしては、トップゲート型の薄膜トランジスタが主に用いられている。薄膜トランジスタは、成膜及びパターニング等を繰り返すことにより形成される(例えば、特許文献1参照)。
トップゲート型の薄膜トランジスタを形成する場合、まず、ガラス基板上に非晶質シリコン膜を成膜し、非晶質シリコン膜を溶融して多結晶化し、半導体膜を形成する。続いて、半導体膜上にレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィ法を用いてレジスト膜にパターニングを露光し、その後、ドライエッチングにより半導体膜をパターニングする。そして、レジスト膜を除去することにより、半導体層が形成される。
次いで、ガラス基板及び半導体層上に、ゲート絶縁膜及び金属膜を順に成膜する。続いて、金属膜上にレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィ法を用いてレジスト膜にパターニングを露光し、その後、ドライエッチングにより金属膜をパターニングする。これにより、ゲート電極が形成される。ゲート電極は、半導体層のパターン端部からのリーク電流を抑制するため、半導体層と交差するような長さを持って形成される。
その後、ゲート絶縁膜を介して半導体層に不純物を注入し、ソース領域及びドレイン領域を有した半導体層を形成する。続いて、この半導体層が形成されたガラス基板上に層間絶縁膜を成膜する。次いで、層間絶縁膜上にレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィ法を用いてレジスト膜にパターニングを露光し、その後、エッチングにより層間絶縁膜及びゲート絶縁膜をパターニングする。これにより、半導体層のソース領域及びドレイン領域上の層間絶縁膜及びゲート絶縁膜に、コンタクトホールが形成される。
続いて、層間絶縁膜上に金属膜を成膜する。次いで、金属膜上にレジスト膜を成膜し、フォトリソグラフィ法を用いてレジスト膜にパターニングを露光し、その後、エッチングにより金属膜をパターニングする。これにより、コンタクトホールを介して半導体層のソース領域に接続されたソース電極と、コンタクトホールを介して半導体層のドレイン領域に接続されたドレイン電極とが形成される。
以上の工程によって、半導体層を多結晶シリコンで形成したトップゲート型の薄膜トランジスタが形成される。
特開2005−292331号公報
近年、液晶表示装置等、薄膜トランジスタを使用した電子機器の低コスト化を図るため、薄膜トランジスタの製造工程数の削減が求められている。特に、フォトレジスト等の間材料を消費し、装置価格の高い露光装置を使用する工程、すなわち、フォトリソグラフィ法を用いる工程の削減が強く求められている。
この発明は以上の点に鑑みなされたもので、その目的は、簡便に形成可能であり、リーク電流の発生を抑制できる薄膜トランジスタ及び薄膜トランジスタの製造方法を提供することにある。
上記課題を解決するため、本発明の態様に係る薄膜トランジスタは、
基板上に形成され、ソース領域及びドレイン領域の一方である第1領域と、前記ソース領域及びドレイン領域の他方である第2領域と、を有した半導体層と、
前記半導体層上に重ねられ、前記半導体層と同一パターンに形成されたゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上に形成され、前記第1領域から外れて位置し、前記第2領域に重ねられた開口部を有した環状のゲート電極と、
前記基板、ゲート絶縁層及びゲート電極上に成膜された層間絶縁膜と、
前記層間絶縁膜上に形成され、前記ゲート絶縁層及び層間絶縁膜に形成された第1コンタクトホールを介して前記半導体層の第1領域に接続された第1電極と、
前記層間絶縁膜上に形成され、前記ゲート電極の開口部を通過し、前記ゲート絶縁層及び層間絶縁膜に形成された第2コンタクトホールを介して前記半導体層の第2領域に接続された第2電極と、を備えている。
また、本発明の他の態様に係る薄膜トランジスタの製造方法は、
基板上に半導体膜を成膜し、
前記半導体膜上にゲート絶縁膜を成膜し、
前記ゲート絶縁膜上に導電膜を成膜し、
前記導電膜上にレジスト膜を成膜し、
第1透過領域と、前記第1透過領域と等しい光透過率を有し、前記第1透過領域から外れた第2透過領域と、前記第1透過領域及び第2透過領域と異なる光透過率を有し、前記第1透過領域から外れて前記第2透過領域を囲んだ環状の第3透過領域と、前記第1透過領域、第2透過領域及び第3透過領域と異なる光透過率を有し、前記第1透過領域及び第3透過領域を囲んだ第4透過領域と、を有したフォトマスクを前記レジスト膜に対向配置し、
前記フォトマスクを介して前記レジスト膜を露光し、
露光された前記レジスト膜をパターニングし、前記第1透過領域に重なった第1レジスト部と、前記第2透過領域に重なっているとともに前記第1レジスト部と膜厚の等しい第2レジスト部と、前記第3透過領域に重なっているとともに前記第1レジスト部及び第2レジスト部より厚い環状の第3レジスト部と、を形成し、前記第4透過領域に重なった前記レジスト膜を除去し、
前記第1レジスト部、第2レジスト部及び第3レジスト部をマスクとして前記半導体膜、ゲート絶縁膜及び導電膜をエッチングし、前記第1レジスト部、第2レジスト部及び第3レジスト部から外れた前記半導体膜、ゲート絶縁膜及び導電膜を除去し、前記第1レジスト部、第2レジスト部及び第3レジスト部に重なった半導体層、ゲート絶縁層及び導電層を形成し、
前記半導体層、ゲート絶縁層及び導電層を形成した後、前記第1レジスト部及び第2レジスト部を除去し、
前記第1レジスト部及び第2レジスト部を除去した後、前記第3レジスト部をマスクとして前記導電層をエッチングし、前記第3レジスト部から外れた前記導電層を除去し、前記第3レジスト部に重なった環状のゲート電極を形成し、
前記ゲート電極を形成した後、前記第3レジスト部を除去し、
前記ゲート電極をマスクとして前記半導体層に不純物を注入し、前記ゲート電極から外側に外れた第1領域及び前記ゲート電極の開口部に重なった第2領域を有した半導体層を形成し、
前記半導体層を形成した後、前記基板上に層間絶縁膜を成膜し、
前記半導体層の第1領域上のゲート絶縁層及び層間絶縁膜に第1コンタクトホールを形成し、
前記半導体層の第2領域上のゲート絶縁層及び層間絶縁膜に第2コンタクトホールを形成し、
前記層間絶縁膜上に、前記第1コンタクトホールを介して前記半導体層の第1領域に接続された第1電極を形成し、
前記層間絶縁膜上に、前記第2コンタクトホールを介し、前記ゲート電極の開口部を通過して前記半導体層の第2領域に接続された第2電極を形成する。
この発明によれば、簡便に形成可能であり、リーク電流の発生を抑制できる薄膜トランジスタ及び薄膜トランジスタの製造方法を提供することができる。
以下、図面を参照しながらこの発明に係る薄膜トランジスタ及び薄膜トランジスタの製造方法を液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法に適用した実施の形態にについて詳細に説明する。始めに、液晶表示装置の構成を説明する。
図1乃至図3に示すように、液晶表示装置は、液晶表示パネル1及びバックライトユニット2を備えている。液晶表示パネル1は、アレイ基板5、対向基板6、液晶層7、カラーフィルタCF、第1偏光板19a、第2偏光板19b及び駆動回路4を有している。
アレイ基板5及び対向基板6は、それぞれ矩形状に形成されている。アレイ基板5は、対向基板6よりも大きな寸法に形成されている。アレイ基板5及び対向基板6は、互いに重なった矩形状の重畳領域RAを有し、各々の3辺がほぼ重なるように配置されている。アレイ基板5の残る一辺において、アレイ基板5は、重畳領域RAから外れ、対向基板6よりも外側に延出している。
アレイ基板5及び対向基板6は、重畳領域RAの中央部に位置した矩形状の表示領域RBを有している。アレイ基板5及び対向基板6間の表示領域RBに、マトリクス状に配置された複数の画素3が形成されている。
アレイ基板5は、基板として、透明な絶縁基板である矩形状のガラス基板20を有している。ガラス基板20は、重畳領域RAに重なっているとともにこの重畳領域から外れた延出部20aを有している。
表示領域RBの内側において、ガラス基板20上には、複数の信号線8及び複数の走査線9が格子状に設けられている。信号線8は列方向に延出し、走査線9は行方向に延出している。隣合う2本の信号線8及び隣合う2本の走査線9は、画素3を区画している。
信号線8及び走査線9の各交差部近傍に、スイッチング素子として、TFT(薄膜トランジスタ)22が設けられている。TFT22は、画素3に1つずつ設けられている。なお、TFT22については後述する。
ガラス基板20上には、複数の画素電極10がマトリクス状に形成されている。画素電極10は、ITO(インジウム・ティン・オキサイド)等の透明な導電膜により形成されている。画素電極10は、隣合う2本の信号線8及び隣合う2本の走査線9で囲まれた領域に形成されている。画素電極10は、画素3に1つずつ設けられている。全てを図示しないが、TFT22及び画素電極10等が形成されたガラス基板20上にはスペーサとしての柱状スペーサ11が複数本形成されている。
表示領域RB全体に重ね、ガラス基板20及び画素電極10上に、配向膜12が形成されている。
対向基板6は、基板として、透明な絶縁基板である矩形状のガラス基板13を有している。表示領域RBにおいて、ガラス基板13上には、信号線8及び走査線9に重なった格子状の遮光部14が形成されている。表示領域RBの外側において、ガラス基板13上には矩形枠状の周辺遮光部15が形成されている。この周辺遮光部15は、表示領域RBの周縁部全周に沿って形成され、表示領域RB外側から漏れる光の遮光に寄与している。
ガラス基板13、遮光部14及び周辺遮光部15上には、複数の赤色の着色層CFR、複数の緑色の着色層CFG及び複数の青色の着色層CFBが互いに隣接し、交互に並んで配設されている。着色層CFR、CFG、CFBは画素3をそれぞれ形成している。
これらの着色層CFR、CFG、CFBはカラーフィルタCFを形成している。これらの着色層CFR、CFG、CFBの周縁部は、遮光部14及び周辺遮光部15に重なっている。
表示領域RB全体に重ね、カラーフィルタCF上に、ITO等の透明な導電膜により対向電極16が形成されている。対向電極16上には配向膜17形成されている。対向基板6側において、アレイ基板5に対して反対側に表示面S1を含んでいる。
各画素3は、TFT22、このTFTに接続された画素電極10、この画素電極に重なった着色層、対向電極16、配向膜12、17、液晶層7等を有している。
アレイ基板5及び対向基板6は、柱状スペーサ11により、所定の隙間を置いて配向配置されている。アレイ基板5及び対向基板6は、表示領域RBの外側である両基板の周縁部に配設された矩形枠状のシール材18により互いに接合されている。
液晶層7は、アレイ基板5及び対向基板6間に挟持され、シール材18で囲まれている。シール材18の一部に形成された液晶注入口18aは、封止材18bにより封止されている。アレイ基板5の外面上には第1偏光板19aが配置されている。対向基板6の外面上には第2偏光板19bが配置されている。この実施の形態において、第2偏光板19bは表示面S1を含んでいる。
ここで、延出部20a上に、複数の信号線8及び複数の走査線9のそれぞれの一端部が設けられている。すなわち、複数の信号線8及び複数の走査線9のそれぞれの一端部は、シール材18を越え、シール材18外側の延出部20a上に位置している。駆動回路4は、複数の信号線8及び複数の走査線9に電気的に接続されている。
バックライトユニット2は、アレイ基板5の外面側に配置されている。このバックライトユニット2は、第1偏光板19aに対向配置された導光板2aと、この導光板の一側縁に対向配置された光源2b及び反射板2cと、を有している。導光板2aは、第1偏光板19aと対向した光放出面S2を有している。
次に、上記液晶表示装置の製造方法について説明する。
まず、上述したアレイ基板5及び対向基板6を形成する。続いて、対向基板6の周縁部にシール材18を形成する。次いで、アレイ基板5及び対向基板6を複数本の柱状スペーサ11により所定の隙間を保持して対向配置し、アレイ基板5及び対向基板6の周縁部同士をシール材18により貼り合せる。
その後、シール材18の一部に形成された液晶注入口18aから液晶を注入する。次いで、液晶注入口18aを封止材18bにより封止する。これにより、アレイ基板5及び対向基板6間に液晶が封入され、液晶層7が形成される。
次いで、アレイ基板5の外面に第1偏光板19aを配置し、対向基板6の外面に第2偏光板19bを配置し、さらに、バックライトユニット2および図示しないベゼル等を取り付けてモジュールに組み立てる。これにより液晶表示装置が完成する。
次に、上述したTFT22について詳述する。始めに、TFT22の構成について説明する。
図4及び図5に示すように、TFT22は、半導体層25と、ゲート絶縁層27と、ゲート電極30と、第1電極としてのソース電極32と、第2電極としてのドレイン電極33と、を備えている。この実施の形態において、TFT22は、pチャネル型であり、トップゲート型であり、多結晶シリコンで形成された半導体層を有している。
半導体層25は、アンダーコート絶縁膜21上に形成されている。なお、アンダーコート絶縁膜21は、ガラス基板20上に形成された酸化シリコン膜で形成されている。半導体層25は多結晶シリコンで形成されている。半導体層25は、ソース領域RS及びドレイン領域RDを有している。この実施の形態において、ソース領域RSが第1領域であり、ドレイン領域RDが第2領域であるが、これに限定されるものではなく、ソース領域RSが第2領域であり、ドレイン領域RDが第1領域であっても良い。半導体層25のソース領域RS及びドレイン領域RDは、低抵抗領域であり、これらの間に位置した高抵抗領域を跨いだ領域である。
ゲート絶縁層27は、半導体層25上に重ねられ、半導体層と同一パターンに形成されている。ゲート絶縁層27の周縁は、半導体層25の周縁と同一平面上に位置している。ゲート絶縁層27は、酸化シリコンで形成されている。
ゲート電極30は、半導体層25及びゲート絶縁層27に重ねられ、ゲート絶縁層上に形成されている。ゲート電極30が半導体層25及びゲート絶縁層27から外れていないことは言うまでもない。ゲート電極30は、ソース領域RS及びドレイン領域RDから外れて位置している。
ゲート電極30は、環状に形成され、ドレイン領域RDに重ねられた開口部30aを有している。ゲート電極30は、導電材料として金属で形成され、ここでは、MoW(モリブデンタングステン)で形成されている。
ソース電極32及びドレイン電極33は、層間絶縁膜31上に形成されている。なお、層間絶縁膜31は、ガラス基板20、アンダーコート絶縁膜21、ゲート絶縁層27及びゲート電極30上に形成された酸化シリコン膜で形成されている。
ソース電極32は、ゲート絶縁層27及び層間絶縁膜31に形成された第1コンタクトホールh1を介して半導体層25のソース領域RSに接続されている。ソース電極32は、信号線8に電気的に接続されている。
ドレイン電極33は、ゲート電極30の開口部30aを通過し、ゲート絶縁層27及び層間絶縁膜31に形成された第2コンタクトホールをh2介して半導体層25のドレイン領域RDに接続されている。ドレイン電極33は、画素電極10に電気的に接続されている。
なお、この実施の形態において、ソース電極32が第1電極であり、ドレイン電極33が第2電極であるが、これに限定されるものではなく、ソース領域RSが第2領域であり、ドレイン領域RDが第1領域である場合、ソース電極32が第2電極であり、ドレイン電極33が第1電極であれば良い。
また、この実施の形態において、層間絶縁膜31上に配線部34が形成されている。配線部34は、層間絶縁膜31に形成された第3コンタクトホールをh3介してゲート電極30に接続されている。ゲート電極30は、配線部34を介して走査線9に電気的に接続されている。
ソース電極32、ドレイン電極33及び配線部34は、導電材料として金属で形成され、ここでは、MAMで形成されている。なお、MAMは、Mo(モリブデン)/Al(アルミニウム)/Mo(モリブデン)の略称で3層構造の金属層である。
上記したようにTFT22が構成されている。
次に、TFT22の製造方法について説明する。
図6に示すように、まず、ガラス基板20を用意する。用意したガラス基板20上には、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)法により、酸化シリコンからなるアンダーコート絶縁膜21及びa−Si(アモルファスシリコン)からなる半導体膜23を順に成膜する。
続いて、ガラス基板20を500℃程度で1時間程、加熱処理し、成膜された半導体膜23中の水素を脱気させる。次いで、図7に示すように、半導体膜23にXeClエキシマレーザ光を照射し、半導体膜23をアニールする。これにより、半導体膜23は溶融・再結晶化され、p−Si(多結晶シリコン)からなる半導体膜(半導体活性膜)23が形成される。
その後、図8に示すように、半導体膜23上に、プラズマCVD法により酸化シリコンからなるゲート絶縁膜26を成膜する。ゲート絶縁膜26を成膜した後、ゲート絶縁膜上にMoWからなる導電膜28を成膜する。
次いで、図9に示すように、導電膜28上にレジスト膜rを成膜する。この実施の形態において、レジスト膜rは、ポジ型のフォトレジストで形成されている。その後、ハーフトーンパターンを有したフォトマスクmをレジスト膜rに対向配置させる。ここで用いたフォトマスクmは、第1乃至第4透過領域R1〜R4を有している。
第2透過領域R2は、第1透過領域R1と等しい光透過率を有し、第1透過領域R1から外れている。第3透過領域R3は、第1透過領域R1及び第2透過領域R2と異なる光透過率を有し、第1透過領域R1から外れて第2透過領域R2を囲んだ環状である。第4透過領域R4は、第1透過領域R1、第2透過領域R2及び第3透過領域R3と異なる光透過率を有し、第1透過領域R1及び第3透過領域R3を囲んでいる。
フォトマスクmは金属で形成されている。この実施の形態において、レジスト膜rは、ポジ型である。このため、フォトマスクmの第1透過領域R1及び第2透過領域R2は開口率50%で露光解像限界以下の幅のスリットパターンで形成され、第3透過領域R3は金属を残した遮光パターンで形成され、第4透過領域R4は金属を抜いて形成されている。
次いで、上記フォトマスクmを介してレジスト膜rにパターニングを露光し、その後、レジスト膜rを現像する。上記したように、フォトリソグラフィ法を用いてレジスト膜rがパターニングされる。
これにより、図10及び図11に示すように、レジスト膜rから、第1レジスト部r1、第2レジスト部r2及び第3レジスト部r3が形成される。第4透過領域R4に重なったレジスト膜rは除去される。第1レジスト部r1は、第1透過領域R1に重なっている。第2レジスト部r2は、第2透過領域R2に重なっているとともに第1レジスト部r1と等しい膜厚を有している。第3レジスト部r3は、第3透過領域R3に重なっているとともに第1レジスト部r1及び第2レジスト部r2より厚く、環状である。
続いて、図12及び図13に示すように、第1レジスト部r1、第2レジスト部r2及び第3レジスト部r3をマスクとして半導体膜23、ゲート絶縁膜26及び導電膜28をCF系ガスを用いたドライエッチングにより、半導体膜、ゲート絶縁膜及び導電膜を一括してエッチングする。そして、第1レジスト部r1、第2レジスト部r2及び第3レジスト部r3から外れた半導体膜23、ゲート絶縁膜26及び導電膜28を除去する。これにより、第1レジスト部r1、第2レジスト部r2及び第3レジスト部r3に重なった半導体層24、ゲート絶縁層27及び導電層29が形成される。
その後、図14及び図15に示すように、ドライアッシングにより、第1レジスト部r1、第2レジスト部r2及び第3レジスト部r3のうち、薄い第1レジスト部r1及び第2レジスト部r2のみを除去し、厚い第3レジスト部r3のみ残す。
次いで、図16及び図17に示すように、ドライアッシング後に残った第3レジスト部r3をマスクとして導電層29をエッチングし、第3レジスト部から外れた導電層を除去する。これにより、第3レジスト部r3に重なった環状のゲート電極30が形成される。ゲート電極30を形成した後、図18及び図19に示すように、第3レジスト部r3をアッシング除去する。
続いて、図20及び図21に示すように、ゲート電極30をマスクとして用い、質量分離型のイオン注入装置により、ゲート絶縁層27を介して半導体層24に不純物としてのボロンを注入する。これにより、ゲート電極30から外側に外れたソース領域RS及びゲート電極30の開口部30aに重なったドレイン領域RDを有した半導体層25が形成される。その後、再度アニールを行い、注入したボロンを活性化する。
ソース領域RS及びドレイン領域RDは、低抵抗のオーミックコンタクト領域である。半導体層25において、ゲート電極30に重なった領域でもあるが、ソース領域RS及びドレイン領域RD間の領域は高抵抗領域である。ソース領域RS及びドレイン領域RDは隣接しておらず、高抵抗領域を挟んで位置している。このため、ソース領域RS及びドレイン領域RD間に生じる恐れのあるリーク電流の発生を抑制することができる。
続いて、図22及び図23に示すように、アンダーコート絶縁膜21、ゲート絶縁層27及びゲート電極30上に、プラズマCVD法により酸化シリコンからなる層間絶縁膜31を成膜する。
その後、図24及び図25に示すように、フォトリソグラフィ法を用いたパターニングの形成と、HF薬液を用いたエッチングにより、第1乃至第3コンタクトホールh1〜h3を形成する。第1コンタクトホールh1は、半導体層25のソース領域RS上のゲート絶縁層27及び層間絶縁膜31に形成される。第2コンタクトホールh2は、半導体層25のドレイン領域RD上のゲート絶縁層27及び層間絶縁膜31に形成される。第3コンタクトホールh3は、ゲート電極30上の層間絶縁膜31に形成される。
次いで、図4及び図5に示すように、Mo、Al、Moをスパッタリング法により層間絶縁膜31上に堆積し、金属の積層膜を形成する。その後、フォトリソグラフィ法を用いたパターニングの形成と、燐酸、酢酸及び硝酸の混酸薬液を用いたエッチングにより、金属の積層膜から、ソース電極32、ドレイン電極33及び配線部34を形成する。
ソース電極32は、層間絶縁膜31上に形成され、第1コンタクトホールh1を介して半導体層25のソース領域RSに接続される。ドレイン電極33は、層間絶縁膜31上に形成され、第2コンタクトホールh2を介し、ゲート電極30の開口部30aを通過して半導体層25のドレイン領域RDに接続される。配線部34は、層間絶縁膜31上に形成され、第3コンタクトホールh3を介してゲート電極30に接続される。
これにより、TFT22が完成する。
以上のように構成された液晶表示装置及び液晶表示装置の製造方法、特に、TFT及びTFTの製造方法によれば、フォトリソグラフィ工程数1回で、半導体層25及びゲート電極30を形成することができる。このため、従来、半導体層25の形成に1回、ゲート電極30の形成に1回、計2回必要だったフォトリソグラフィ工程数を1回に削減することができる。高価な露光装置を使用する回数を削減できるため、製造コストを削減することができ、また、製造工程を削減することができる。ひいては、製品価格の高騰を抑制することができる。
ゲート電極30は環状であるため、半導体層25の高抵抗領域も環状である。これにより、半導体層25に生じる恐れのあるリーク電流を抑制することができる。すなわち、図27及び図28に示すように、ゲート電極30がストライプ状である場合、低抵抗領域であるソース領域RS及びドレイン領域RDは、隣接し、高抵抗領域を挟まないため、ソース領域RS及びドレイン領域RD間に生じる恐れのあるリーク電流の発生を抑制することはできない。
上記したことから、簡便に形成可能であり、リーク電流の発生を抑制できるTFT及びTFTの製造方法を得ることができる。
なお、この発明は上記実施の形態そのままに限定されるものではなく、実施段階ではその要旨を逸脱しない範囲で構成要素を変形して具体化可能である。また、上記実施の形態に開示されている複数の構成要素の適宜な組み合わせにより、種々の発明を形成できる。例えば、実施形態に示される全構成要素から幾つかの構成要素を削除してもよい。
例えば、図26に示すように、ゲート電極30は走査線9から延出して環状に形成されていても良い。走査線9に重ねて半導体配線39が形成されている。半導体層25は半導体配線39から延出するように形成されている。ソース電極32は信号線8に接続されている。ドレイン電極33は、接続配線45に接続されている。
各画素3は、補助容量素子40を有している。補助容量素子40は、互いに重なった補助容量下部電極41及び補助容量上部電極43で形成されている。補助容量下部電極41は、半導体層25と同一層に同一材料で形成されている。補助容量上部電極43は、走査線9及びゲート電極30と同一層に同一材料で形成されている。補助容量上部電極43は、走査線9の延出した方向に沿って並んでいる。走査線9の延出した方向に沿って並んだ補助容量上部電極43は接合電極44で接合され、補助容量線42を形成している。
信号線8、ソース電極32、ドレイン電極33、接合電極44及び接続配線45は、同一材料で同時に形成されている。なお、接続配線45は、コンタクトホールを介して補助容量下部電極41に接続されている。上記した場合、補助容量下部電極41は上層の補助容量上部電極43より必ず大きく形成される。同様に、半導体層25は上層のゲート電極30より必ず大きく形成され、半導体配線39は上層の走査線9より必ず大きく形成される。
フォトマスクmは、ハーフトーンパターンに限らず、例えばグレートンパターンを有していても良い。TFT22は、pチャネル型に限らず、nチャネル型であっても良い。半導体層25等は、多結晶シリコンに限らず、非晶質シリコンで形成されていても良い。
この発明は、画素3を形成するTFT22及びこのTFTの製造方法に限らず、駆動回路4を形成する薄膜トランジスタ及びこの薄膜トランジスタの製造方法に適用可能である。
また、この発明は、液晶表示装置の薄膜トランジスタ及びこの薄膜トランジスタの製造方法に限定されるものではなく、半導体装置等の電子機器の薄膜トランジスタ及びこの薄膜トランジスタの製造方法に適用可能である。
この発明の実施の形態に係る液晶表示装置の液晶表示パネルを示す平面図。 上記液晶表示装置の一部を示す断面図。 図1及び図2に示したアレイ基板の一部を示す概略構成図。 上記液晶表示装置のTFTを示す平面図。 図4の線V−Vに沿って示したTFTの断面図。 上記TFTの製造工程を示すアレイ基板の断面図であり、特に、ガラス基板上に、アンダーコート絶縁膜及び半導体膜が成膜された状態を示す図。 図6に続く製造工程を示すアレイ基板の断面図であり、特に、半導体膜にレーザ光を照射している状態を示す図。 図7に続く製造工程を示すアレイ基板の断面図であり、特に、半導体膜上に、ゲート絶縁膜及び導電膜を成膜した状態を示す図。 図8に続く製造工程を示すアレイ基板の断面図であり、特に、フォトマスクを介してレジスト膜を露光している状態を示す図。 図8に続く製造工程を示すアレイ基板の平面図であり、特に、導電膜上に、第1乃至第3レジスト部が形成された状態を示す図。 図10の線XI−XIに沿って示したアレイ基板の断面図。 図10及び図11に続く製造工程を示すアレイ基板の平面図であり、特に、半導体層、ゲート絶縁層及び導電層が形成された状態を示す図。 図12の線XIII−XIIIに沿って示したアレイ基板の断面図。 図12及び図13に続く製造工程を示すアレイ基板の平面図であり、特に、第1レジスト部及び第2レジスト部が除去された状態を示す図。 図14の線XV−XVに沿って示したアレイ基板の断面図。 図14及び図15に続く製造工程を示すアレイ基板の平面図であり、特に、ゲート電極が形成された状態を示す図。 図16の線XVII−XVIIに沿って示したアレイ基板の断面図。 図16及び図17に続く製造工程を示すアレイ基板の平面図であり、特に、第3レジスト部が除去された状態を示す図。 図18の線XIX−XIXに沿って示したアレイ基板の断面図。 図18及び図19に続く製造工程を示すアレイ基板の平面図であり、特に、半導体層にボロンが注入され、半導体層が形成された状態を示す図。 図20の線XXI−XXIに沿って示したアレイ基板の断面図。 図20及び図21に続く製造工程を示すアレイ基板の平面図であり、特に、層間絶縁膜が形成された状態を示す図。 図22の線XXIII−XXIIIに沿って示したアレイ基板の断面図。 図22及び図23に続く製造工程を示すアレイ基板の平面図であり、特に、第1乃至第3コンタクトホールが形成された状態を示す図。 図22の線XXV−XXVに沿って示したアレイ基板の断面図。 上記実施の形態に係る液晶表示装置の変形例を示す図であり、特に、アレイ基板の一部を示す概略構成図。 上記実施の形態に係る液晶表示装置の比較例を示す図であり、特に、ゲート電極が形成された状態を示す図。 図27の線XXVIII−XXVIIIに沿って示したアレイ基板の断面図。
符号の説明
20…ガラス基板、21…アンダーコート絶縁膜、22…TFT、23…半導体膜、24…半導体層、25…半導体層、26…ゲート絶縁膜、27…ゲート絶縁層、28…導電膜、29…導電層、30…ゲート電極、30a…開口部、31…層間絶縁膜、32…ソース電極、33…ドレイン電極、h1…第1コンタクトホール、h2…第2コンタクトホール、h3…第3コンタクトホール、m…フォトマスク、r…レジスト膜、r1…第1レジスト部、r2…第2レジスト部、r3…第3レジスト部、R1…第1透過領域、R2…第2透過領域、R3…第3透過領域、R4…第4透過領域、RS…ソース領域、RD…ドレイン領域。

Claims (2)

  1. 基板上に形成され、ソース領域及びドレイン領域の一方である第1領域と、前記ソース領域及びドレイン領域の他方である第2領域と、を有した半導体層と、
    前記半導体層上に重ねられ、前記半導体層と同一パターンに形成されたゲート絶縁層と、
    前記ゲート絶縁層上に形成され、前記第1領域から外れて位置し、前記第2領域に重ねられた開口部を有した環状のゲート電極と、
    前記基板、ゲート絶縁層及びゲート電極上に成膜された層間絶縁膜と、
    前記層間絶縁膜上に形成され、前記ゲート絶縁層及び層間絶縁膜に形成された第1コンタクトホールを介して前記半導体層の第1領域に接続された第1電極と、
    前記層間絶縁膜上に形成され、前記ゲート電極の開口部を通過し、前記ゲート絶縁層及び層間絶縁膜に形成された第2コンタクトホールを介して前記半導体層の第2領域に接続された第2電極と、を備えている薄膜トランジスタ。
  2. 基板上に半導体膜を成膜し、
    前記半導体膜上にゲート絶縁膜を成膜し、
    前記ゲート絶縁膜上に導電膜を成膜し、
    前記導電膜上にレジスト膜を成膜し、
    第1透過領域と、前記第1透過領域と等しい光透過率を有し、前記第1透過領域から外れた第2透過領域と、前記第1透過領域及び第2透過領域と異なる光透過率を有し、前記第1透過領域から外れて前記第2透過領域を囲んだ環状の第3透過領域と、前記第1透過領域、第2透過領域及び第3透過領域と異なる光透過率を有し、前記第1透過領域及び第3透過領域を囲んだ第4透過領域と、を有したフォトマスクを前記レジスト膜に対向配置し、
    前記フォトマスクを介して前記レジスト膜を露光し、
    露光された前記レジスト膜をパターニングし、前記第1透過領域に重なった第1レジスト部と、前記第2透過領域に重なっているとともに前記第1レジスト部と膜厚の等しい第2レジスト部と、前記第3透過領域に重なっているとともに前記第1レジスト部及び第2レジスト部より厚い環状の第3レジスト部と、を形成し、前記第4透過領域に重なった前記レジスト膜を除去し、
    前記第1レジスト部、第2レジスト部及び第3レジスト部をマスクとして前記半導体膜、ゲート絶縁膜及び導電膜をエッチングし、前記第1レジスト部、第2レジスト部及び第3レジスト部から外れた前記半導体膜、ゲート絶縁膜及び導電膜を除去し、前記第1レジスト部、第2レジスト部及び第3レジスト部に重なった半導体層、ゲート絶縁層及び導電層を形成し、
    前記半導体層、ゲート絶縁層及び導電層を形成した後、前記第1レジスト部及び第2レジスト部を除去し、
    前記第1レジスト部及び第2レジスト部を除去した後、前記第3レジスト部をマスクとして前記導電層をエッチングし、前記第3レジスト部から外れた前記導電層を除去し、前記第3レジスト部に重なった環状のゲート電極を形成し、
    前記ゲート電極を形成した後、前記第3レジスト部を除去し、
    前記ゲート電極をマスクとして前記半導体層に不純物を注入し、前記ゲート電極から外側に外れた第1領域及び前記ゲート電極の開口部に重なった第2領域を有した半導体層を形成し、
    前記半導体層を形成した後、前記基板上に層間絶縁膜を成膜し、
    前記半導体層の第1領域上のゲート絶縁層及び層間絶縁膜に第1コンタクトホールを形成し、
    前記半導体層の第2領域上のゲート絶縁層及び層間絶縁膜に第2コンタクトホールを形成し、
    前記層間絶縁膜上に、前記第1コンタクトホールを介して前記半導体層の第1領域に接続された第1電極を形成し、
    前記層間絶縁膜上に、前記第2コンタクトホールを介し、前記ゲート電極の開口部を通過して前記半導体層の第2領域に接続された第2電極を形成する薄膜トランジスタの製造方法。
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