JP2537916B2 - 薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents

薄膜トランジスタの製造方法

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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概 要〕 本発明はアクティブマトリクス型表示装置などに使用
される薄膜トランジスタの製造方法に関し、ゲート電極
とソース電極およびドレイン電極間の沿面距離を大きく
して、静電破壊による電極間短絡の発生を防止すること
を目的とし、 透明絶縁性基板上に遮光性を有するゲート電極とこれ
に接続するゲートバスラインを所定のパターンに従って
形成した後、ゲート絶縁膜,半導体活性層,チャネル保
護膜を含む所望の薄膜の積層体を形成し、次いで、イメ
ージリバーサルフォトレジスト膜を形成し、該イメージ
リバーサルフォトレジスト膜に前記ゲート電極と、ソー
ス電極およびドレイン電極形成領域の端面との交差部に
予備露光を施し、所定温度でベーキングを施した後、引
き続いて前記透明絶縁性基板の背面からゲート電極およ
びゲートバスラインをマスクとして露光を行って、レジ
スト膜を形成し、該レジスト膜をマスクとして前記チャ
ネル保護膜の露出部分を除去し、次いでコンタクト層,
導電層を成膜した後、前記レジスト膜を除去するととも
に、その上に付着したコンタクト層,導電層の不要部を
リトフオフし、次いで所定のパターンに従って素子分離
を行なって、ソース電極およびドレイン電極を他と分離
する工程を含む構成とする。
〔産業上の利用分野〕
本発明はアクティブマトリクス型表示装置などに使用
される薄膜トランジスタの製造方法に関する。
〔従来の技術〕
薄膜トランジスタで液晶セルを駆動する液晶表示装置
等の、アクティブマトリクス型表示装置を大面積化する
際に、ゲートとソース,ドレインの位置合わせを正確に
行う技術として、透明基板の裏面からゲート電極をマス
クとして露光する自己整合法が用いられている。
第3図に従来法を用いた自己整合型薄膜トランジスタ
(TFT)の製造工程を示す。同図(a)〜(f)は同図
(g)〜(i)のA−A矢視部の断面を示す図である。
まずガラス基板(透明絶縁性基板)1の上にゲート電
極Gおよびこれに接続するゲートバスライン2を形成
〔同図(a),(g)参照〕した後、その上にゲート絶
縁膜3としてSiN膜(厚さ約3000Å),半導体活性層4
としてa−Si膜(厚さ約1000Å),チャネル保護膜5と
してSiO膜(厚さ約1000Å),レジスト密着膜6として
a−Si膜を形成する〔同図(b)参照〕。
次いでその上にポジ型のレジスト膜を塗布し、これに
上記ゲート電極Gをマスクとして、ガラス基板1の裏面
から露光を行い、同図(c),(h)に示す如く、ゲー
ト電極Gに自己整合したレジスト膜7を形成する。
次いでこのレジスト膜7をマスクとしてレジスト密着
膜6およびチャネル保護膜5の露出部を除去〔同図
(d)参照〕した後、ソースおよびドレイン電極材料で
あるコンタクト層8として、n+a−Si膜と導電膜9とし
てTi膜を成膜し、これの不要部をリフトオフ法によりレ
ジスト膜7とともに除去して、ソース電極Sおよびドレ
イン電極Dを形成する〔同図(e)参照〕。
このままではゲートパターン上以上の全面にソース電
極およびドレイン電極材料の薄層が残っているので、所
定のレジスト膜(図示せず)をマスクとしてエッチング
を施して素子分離を行い、同図(f),(i)に示すよ
うに、ソース電極Sおよびドレイン電極Dを、ゲート電
極Gおよびこれに接続するゲートバスライン2と分離す
る。以上で薄膜トランジスタ(TFT)は正常に動作でき
る状態となる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし第4図の斜視図に示すように、ゲート電極Gと
ソース電極S,ドレイン電極Dの端面との交差部で、各電
極G,S,Dのエッジが露出し、しかもこの露出部はゲート
絶縁膜3,半導体活性層4およびチャネル保護膜5を挟ん
で上下に位置することとなる。そのため、ゲート電極G
とソース電極Sおよびドレイン電極Dとの沿面距離は、
最も短いところはゲート絶縁膜3と半導体活性層4の厚
さの合計値(上例ではたかだか4000Å)程度である、こ
のように両者は近接配置されているので、静電破壊によ
る電極間短絡が発生し易いという問題がある。
本発明はゲート電極とソース電極およびドレイン電極
間の沿面距離を大きくして、静電破壊による電極間短絡
の発生を防止することを目的とする。
〔問題点を解決するための手段〕
第1図に見られる如く、透明絶縁性基板上に遮光性を
有するゲート電極Gとこれに接続するゲートバスライン
2を所定のパターンに従って形成した後、ゲート絶縁膜
3,半導体活性層4,チャネル保護膜5を含む所望の薄膜の
積層体を形成した後、イメージリバーサルフォトレジス
トを塗布し、これにゲート電極Gと、ソース電極S,ドレ
イン電極Dの端面との交差部に予備露光を施し、所定温
度でベーキングを施した後、引き続いて透明絶縁性基板
1の背面からゲート電極Gおよびゲートバスライン2を
マスクとして露光を行ない、しかる後現像処理を施す。
このようにして得られたレジスト膜17′は、ゲート電
極Gおよびゲートバスライン2に自己整合したパターン
に、ゲート電極Gより太い幅を有するレジストパターン
が付加されたものとなる。
このレジスト膜をマスクとして上記積層体の所定部分
を除去し、更にコンタクト層8,導電層9を積層した後、
上記レジスト膜17′を除去するとともに、その上に付着
したコンタクト層8,導電層9の不要部をリトフオフし
て、ソース電極Sおよびドレイン電極Dを形成する。
次いで所定のパターンに従って素子分離を行なって、
ソース電極Sおよびドレイン電極Dを他と分離する。
〔作 用〕
上記レジスト膜17′は、ゲート電極Gおよびゲートバ
スライン2に自己整合したパターンに、ゲート電極Gよ
り太い幅を有するレジストパターンが付加されたものと
なる。この幅の太い部分は、ソース電極S,ドレイン電極
Dの端面がゲート電極Gと交差する部分を被覆する如く
形成されている。ソース電極Sおよびドレイン電極D
は、このレジスト膜17′をマスクとして形成されるの
で、ゲート電極Gと、ソース電極S,ドレイン電極Dの端
面との交差部の4つの隅部には、第2図に見られるよう
に、SiN膜のようなゲート絶縁膜3が残留し、上記交差
部の4つの隅部ではゲート電極G,ソース電極S,ドレイン
電極Dの側面を露出させない。従ってソース電極Sおよ
びドレイン電極Dと、ゲート電極Gとの間の沿面距離が
大きくなり、静電破壊による電極間短絡が発生しにくく
なる。
本発明においては、上述したように、自己整合工程に
おいて不透明な金属ゲート電極直上部以外にもフォトレ
ジストを残し、部分的にソース電極Sおよびドレイン電
極Dの端部を被覆してゲート電極直上部から遠ざけ、両
者間の沿面距離を大きくした。
この目的のためポジ型レジストに代えて、イメージリ
バーサルフォトレジストを使用する。
イメージリバーサルフォトレジストは、露光を行った
後、例えば凡そ120℃の温度で約20分間ベーキングを行
うことにより、被露光部は恰もネガ型レジストのごと
く、現像液に不溶性となる。しかし未露光部は上記工程
を経た後も、本来のポジ型の性質を保持しているので、
ゲート電極およびゲートバスラインをマスクとする背面
露光を施せば、これらに自己整合したパターンと、上記
被露光部とが一体化したレジストパターンが得られる。
本発明はイメージリバーサルフォトレジストのこのよ
うな性質を利用したもので、予備露光における被露光部
と本露光における未露光部とによって、所望のパターン
を得ようとするものである。
〔実 施 例〕
以下本発明の一実施例を第1図(a)〜(h)および
第2図により説明する。
前記第3図の(a),(b)で説明した工程は、本実
施例でも同様であるので、本実施例では同一工程は省略
して、その後の工程から説明する。
〔第1図(a),(f)参照〕 ガラス基板1のような透明絶縁性基板の上にゲート電
極Gを形成し、ゲート絶縁膜3としてSiN膜,半導体活
性層4としてa−Si膜,チャネル保護膜5としてSiO
2膜,レジスト密着膜6としてa−Si膜を成膜した後、
イメージリバーサルフォトレジスト膜17を塗布し、ゲー
ト電極Gと、ソース電極Sおよびドレイン電極D形成領
域の端面との交差部20を露光する。これを以後予備露光
と称する。なお(a)は(f)のB−B矢視部断面を示
す図で、(a)の梨地で示す部分は上述の予備露光され
た領域である。
次いで凡そ120℃で約20分のベンーキングを施す。イ
メージリバーサルフォトレジストは本来ポジ型である
が、本工程で行なった如く、露光後ベーキングを行う
と、被露光部はアルカリ性の現象液に不溶性となるが、
その他の未露光部はもとのポジ型を保持している。従っ
て上記予備露光部20は現象液に対し不溶性となり、これ
以外の部分は未露光のポジ型レジストの性質を保持して
いる。
〔同図(b),(c),(g)参照〕
そこで上記イメージリバーサルフォトレジスト膜17の
未露光部に対して、ゲート電極Gをマスクとしてガラス
基板の裏面から露光を行う。これにより、ゲート電極G
は非透光性であるので、イメージリバーサルフォトレジ
スト膜17のうちゲート電極Gの直上部は未露光部,その
他の部分は被露光部となる。従ってこれを現像すると、
イメージリバーサルフォトレジスト膜17のうち上述の被
露光部20とゲート電極Gの直上部が残留し、ゲート電極
Gおよびゲートバスライン2に自己整合したパターン21
と、ゲート電極Gとソース電極およびドレイン電極形成
部の端面との交差部を被覆するパターン20とが一体化し
たパターンを有するレジスト膜17′が形成される。
以上でゲート電極Gとソース電極S,ドレイン電極Dの
端面との交差部付近が、ゲート電極Gのパターン幅より
大きいパターン幅を有し、他の部分はゲート電極Gおよ
びゲートバスラインイに自己整合したレジスト膜17′が
得られる。なお(b),(c)はそれぞれ、(g)のA
−A矢視部,B−B矢視部断面を示す図である。
〔同図(d),(e),(h)参照〕
次いで上記レジスト膜17′をマスクとしてレジスト密
着膜6とチャネル保護膜5の露出部を除去し、コンタク
ト層8としてのn+a−Si膜,導電層9としてのTi膜を積
層した後、リトフオフ法により上記マスクとして用いた
レジスト膜17′を除去するとともに、その上層に付着し
たコンタクト層8及び導電層9の不要部を除去する。
次いで、素子分離を行って、図示した如く、ソース電
極Sおよびドレイン電極Dを形成し、本実施例のTFTが
完成する。なお(d),(e)はそれぞれ(h)のA−
A矢視部およびB−B矢視部断面を示す図である。
本実施例においては、ゲート電極Gおよびゲートバス
ライン2のパターニングのマスクとなるレジスト膜17′
を、イメージリバーサルフォトレジストを用い、ゲート
電極Gと、ソース電極S,ドレイン電極Dの端面との交差
部に予備露光を施した後、透明絶縁性基板1の背面から
ゲート電極Gおよびゲートバスライン2をマスクとして
露光を行なって形成する。従って得られたレジスト膜
は、ゲート電極Gおよびゲートバスライン2に自己整合
したパターンにゲート電極Gより太い幅を有するレジス
トパターンが付加されたものとなる。このレジスト膜を
マスクとしてエッチングすることにより、ゲート電極G
と、ソース電極S,ドレイン電極Dの端面との交差部の4
つの隅部に、第2図に示すようにSiN膜のようなゲート
絶縁膜3を残留する。これによりソース電極S,ドレイン
電極Dと、ゲート電極Gとの間の沿面距離が大きくな
り、従って静電破壊による電極間短絡が発生しにくくな
る。
〔発明の効果〕
以上説明した如く本発明によれば、静電破壊の生じに
くい自己整合型薄膜トランジスタが形成され、これを適
用するアクティブマトリクス型表示装置の信頼度および
製造歩留が向上する。しかも本発明では使用するフォト
マスクが一枚追加されるのみで、レジストの塗布工程,
およびフォトリソグラフィ工程は従来と同じ3回で、製
造工程中の作業が特に煩雑になることはない。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(h)は本発明の一実施例を製造工程の
順に示す図、 第2図は上記一実施例により得られたTFTの要部斜視
図、 第3図(a)〜(i)は従来の製造方法を製造工程の順
に示す図、 第4図は従来の製造方法の問題点の説明図である。 図において、1は透明絶縁性基板、2はゲートバスライ
ン、3はゲート絶縁膜、4は半導体活性層、5はチャネ
ル保護膜、6はレジスト密着膜、7はポジ型のレジスト
膜、8はコンタクト層、9は導電層、17,17′はイメー
ジリバーサルフォトレジスト膜、20は被露光部,21は未
露光部で、いずれも現像液に対して不溶部を示す。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透明絶縁性基板(1)上に遮光性を有する
    ゲート電極(G)とこれに接続するゲートバスライン
    (2)を所定のパターンに従って形成した後、ゲート絶
    縁膜(3),半導体活性層(4),チャネル保護膜
    (5)を含む所望の薄膜の積層体を形成し、次いで、イ
    メージリバーサルフォトレジスト膜(17)を形成し、該
    イメージリバーサルフォトレジスト膜に前記ゲート電極
    (G)と、ソース電極(S)およびドレイン電極(D)
    形成領域の端面との交差部に予備露光を施し、所定温度
    でベーキングを施した後、引き続いて前記透明絶縁性基
    板(1)の背面からゲート電極(G)およびゲートバス
    ライン(2)をマスクとして露光を行なって、レジスト
    膜(17′)を形成し、 該レジスト膜(17′)をマスクとして前記チャネル保護
    膜(5)の露光部分を除去し、次いでコンタクト層
    (8),導電層(9)を成膜した後、前記レジスト膜
    (17′)を除去するとともに、その上に付着したコンタ
    クト層(8),導電層(9)の不要部をリトフオフし、 次いで所定のパターンに従って素子分離を行なって、ソ
    ース電極(S)およびドレイン電極(D)を他と分離す
    る工程を含むことを特徴とする薄膜トランジスタの製造
    方法。
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