JP2948965B2 - 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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哲也 川村
守 古田
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博司 筒
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶を駆動する液晶表
示装置や画像読み取り用センサ等に用いられている薄膜
トランジスタの製造方法、とりわけ比較的低温(600
℃以下)で形成されたポリシリコン薄膜を用いたポリシ
リコン薄膜トランジスタの製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】以下、液晶表示装置用に応用検討が進め
られているポリシリコン薄膜トランジスタ(以下TFT
と呼ぶ)とその製法の一例を説明する。
【0003】近年TFTを用いた液晶表示の分野では、
比較的低温(600℃以下)で形成されたポリシリコン
TFTが注目を集めている(例えば雑誌「フラットパネ
ル・ディスプレイ1991」,pp.117[日経BP社発
行]を参照)。ところで、ポリシリコンTFTの重大な
欠点の一つにリ−ク電流が大きいことがあげられ、特に
画素電極用のTFTの場合大きな問題となる。このため
オフセット構造やLDD(ライトリィ−・ド−プト・ド
レイン)構造のトランジスタの検討がなされている。図
5は従来のLDD構造のポリシリコンTFTの製造方法
を説明するためのトランジスタ部の工程断面図である。
以下に、この従来の製法について簡単に説明する(ポリ
シリコンTFTの製造方法については、世良他、198
9年秋期、第50回応用物理学会学術講演会講演予稿集
27a−A−2,pp.539を参照)。
【0004】まず基板1上にソ−スドレインとなるべき
部位に高濃度の不純物を含んだポリシリコン層2を形成
し、その上にアモルファスシリコン層3を形成する(図
5(a))。次にエキシマレ−ザ−を照射することによ
りアモルファスシリコン層3を多結晶化しポリシリコン
層3’を形成する(図5(b))。次にゲ−ト絶縁膜4
とゲ−ト電極5を形成し、ゲ−ト電極5をド−ピングマ
スクにイオン注入を行い低濃度のソ−スドレイン領域
(LDD領域)L1とL2を形成する。つづいてパッシ
ベイション膜6を形成し、メタル電極7を形成すること
によりLDD構造のTFTを作製している。なおポリシ
リコン層2とゲ−ト電極5は露光機を用いたフォトリソ
グラフィ−工程でパタ−ン形成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図5の
ような製法でLDD構造のポリシリコンTFTを作製す
る場合、以下の課題が問題となる。
【0006】すなわち、露光機を使ったフォトマスクの
位置合わせにはばらつきがあるため、低濃度のソ−スド
レイン領域(LDD領域)L1とL2の幅が場所により
変化してしまい、このためトランジスタ特性にばらつき
が生じるという点である。液晶表示装置の場合非常に多
数(数万〜数百万個)のトランジスタをばらつきなく作
る必要があり、特に大型基板を用いる場合、複数の露光
領域を繋ぎ合わせて分割露光する場合が多く、繋目の部
分でL1とL2の比が急激に変化する場合があり事態は
深刻である。
【0007】次に、LDD領域はソ−スドレイン領域2
とゲ−ト電極5との2つのパタ−ン間に確実に作る必要
があり、これに伴い、LDD領域L1とL2の幅は位置
合わせマ−ジンの倍以上の幅(液晶表示装置の製造に用
いる大型基板対応の露光機では数μmの幅)で設計する
ことが必要となる。このためLDD構造を取らない場合
に比べて素子サイズが大きくなるという問題が2つめの
課題である。液晶表示装置の画素電極用TFTが目的の
場合、できるだけ画素の開口率(有効領域)を大きく取
る必要があるので、素子サイズがしばしば設計上の問題
点となる。とりわけ高密度のタイプでは素子サイズをい
かに小さくするかが大きな課題となっている。
【0008】本発明は、このような従来のTFTの製造
方法の課題を考慮し、LDD領域がほぼ同一の幅にで
き、素子サイズを小さくできるTFTの製造方法を提供
することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に半導
体薄膜と絶縁体薄膜と導電性薄膜を形成する工程と、導
電性薄膜上にレジストのパタ−ンを作成する工程と、こ
のレジストのパタ−ンと比べてサイドエッチングを有す
る形状に導電性薄膜をエッチングすることにより電極を
形成する工程と、レジストにベーキングを行い、前記サ
イドエッチング部の少なくとも一部分をカバーしたレジ
ストをド−ピングマスクに用いて半導体層へ高濃度のド
−ピング(第1のド−パント導入工程)を行う工程と、
このレジストのパタ−ンを除去した後に(電極をド−ピ
ングマスクに用いた)半導体層へ低濃度のド−ピング
(第2のド−パント導入工程)を行う工程を使ってTF
Tを製造することである。
【0010】
【0011】
【作用】本発明では、電極の周りに露光機等の位置合わ
せ機構を持った装置を使うことなく、しかもセルフアラ
インにLDD領域が形成され、かつゲ−ト電極の両サイ
ドに作り込まれるLDD領域はほぼ同一の幅でできあが
る。しかも条件によっては露光機の位置合わせマ−ジン
よりはるかに小さい幅でLDD領域が形成されることに
なる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0013】図1は本発明の第1の実施例のTFTの製
造方法を説明するための工程断面図である。
【0014】SiO2膜をアンダ−コ−トとして被着した基
板(ガラス基板)1上にプラズマCVD法でアモルファ
スシリコン(膜厚約100nm)を形成する。この後ア
モルファスシリコン中の水素の一部を取り去るために4
50℃で1時間真空中でアニ−ルを行い、さらにトラン
ジスタ素子サイズにアモルファスシリコンを分離(エッ
チングによるパタ−ン形成)した後、エキシマレ−ザ−
光(波長308nm)を照射し結晶化を行い、ポリシリ
コン層10を形成する(図1(a))。次にゲ−ト絶縁
膜として用いるSiO2薄膜11をECR−CVD法で被着
し、さらにCr薄膜12(膜厚50〜100nm)をスパ
ッタ法で被着する。そしてゲ−ト電極を形成する部位に
フォトレジスト(この場合長瀬ネガレジスト747を用
いた)のパタ−ン13を形成する(図1(b))。次
に、Cr薄膜をウェットエッチングでエッチングしオ−バ
−エッチングをかけることによりレジストのパタ−ン端
から約1μm内側までサイドエッチングを行いゲ−ト電
極12’を形成する(図1(c))。そして十分に水洗
そして乾燥させた後、基板1に対して160℃の温度で
20分間ベ−キングを行いサイドエッチング部をレジス
トでカバ−する(ネガレジストの多くがこの製法に適し
ている)。この状態のレジストをド−ピング時のマスク
として用いてソ−ス・ドレイン領域用の高濃度の注入
(第1のド−パント導入工程)をイオンシャワ−ド−ピ
ング法(あるいはバケットタイプイオンド−プ法;たと
えば、イクステンテ゛ット゛ アフ゛ストラクト オフ゛ 22(1990インターナショナル)コンフ
ェレンス オン ソリット゛ ステート テ゛ハ゛イセス アント゛ マテーリアルス゛(Extended
Abstracts of the 22nd (1990 international) Confere
nce on SOLID STATE DEVICES AND MATERIALS),PP.971
またはPP.1197 に記述されている方法である)で行う
(図2(d))。この後、レジストを除去し今度はゲ−
ト電極12’をド−ピング時のマスクとして用いてLD
D領域用の低濃度の注入(第2のド−パント導入工程)
をイオンシャワ−ド−ピング法あるいはプラズマド−ピ
ング法で行う(図2(e))。そしてこの後、エキシマ
レ−ザ−光を再度照射することにより導入されたド−パ
ントの活性化をはかり、層間絶縁用の絶縁膜SiO2膜14
を形成し、コンタクトホ−ルを形成し、メタル配線15
を形成することによりポリシリコンTFTが完成する
(図2(f))。なお図面には記入していないが、この
トランジスタを作り込んだ基板1を水素プラズマにさら
す事によりトランジスタ特性の改善を行っている。そし
てこの製造方法の場合(図2(f))のL3部がLDD
領域となる。
【0015】次に本発明の第2の実施例のTFTの製造
方法を説明する。図3は本発明の第2の実施例のTFT
の製造方法を説明するための工程断面図である。以下製
造方法を順を追って説明する(第1の実施例と同じ構成
のものには同じ記号をつけている)。
【0016】図3(a)に示した断面構造までの工程は
第1の実施例の途中工程(図1(c)までと同一工程で
処理する。第1の実施例と異なる点はソ−ス・ドレイン
領域用の高濃度の注入(第1のド−パント導入工程)を
イオン注入法で行っている点である(図3(b))。異
方性の強いイオン注入法を行うことによりレジストのベ
−キング無しでもサイドエッチング部にド−パントが注
入されずに済むことになる。それ以下の工程は実施例1
と全く同じであり、説明は省略するが最終的に(図3
(c))に示したようにLDD領域L4を持ったLDD
構造のポリシリコンTFTが完成する。
【0017】
【0018】
【0019】
【発明の効果】以上説明したところから明らかなよう
に、本発明は、ゲ−ト電極の周りにセルフアラインにL
DD領域が形成され、かつゲ−ト電極の両サイドに作り
込まれるLDD領域はほぼ同一の幅でできあがる。
【0020】このため両サイドのLDD領域の幅とバラ
ンスが従来例のように場所によりばらつくことはなくな
り、これに伴うトランジスタ特性のばらつきがたいへん
小さくなる。
【0021】また、LDD領域はゲ−ト電極エッチン時
のサイドエッチングを活用して作成しており、フォトマ
スク工程の位置合わせマ−ジンよりはるかに小さな幅
(サブミクロンも可能)で作成でき、従来のLDD構造
を取らない場合とほぼ同一サイズでありながらリ−ク電
流の小さいLDD構造をもったTFTを作成できるとい
う長所を有する。従って、より高性能な液晶表示の提供
が可能である。なお、本発明ではサイドエッチング(ウ
エットエッチング)の後にレジストにベーキングを行っ
ているため、この後に続く第1のドーパント導入工程に
際し、薬液残りや乾燥不良などによる、不良の発生を抑
えることができる。さらにネガレジストの場合密着力が
強いためサイドエッチング部上のレジスト欠けに伴う不
良の発生も抑えられる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1実施例のTFTの製造方法を説明
するための一部の工程断面図である。
【図2】本発明の第1実施例のTFTの製造方法を説明
するための残りの工程断面図である。
【図3】本発明の第2実施例のTFTの製造方法を説明
するための工程断面図である。
【図4】従来の薄膜トランジルタの製造方法を説明する
ための、工程断面図である。
【符号の説明】
1 基板 2,3’ ポリシリコン層 3 アモルファスシリコン層 4 ゲ−ト絶縁膜 5,12’ ゲ−ト電極 6,14 パッシベイション膜 7,15 メタル電極 10 ポリシシコン層 11 SiO2薄膜 12 Cr薄膜 13 レジストのパタ−ン L1〜L5 LDD領域
フロントページの続き (72)発明者 筒 博司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 宮田 豊 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭58−204570(JP,A) 特開 昭63−240069(JP,A) 特開 平1−99258(JP,A) 特開 平3−22540(JP,A) 特開 昭58−206163(JP,A) 特開 昭62−119974(JP,A) 特開 平4−260336(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 29/78 H01L 29/786 H01L 21/336

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に半導体薄膜を形成する工程と、
    絶縁体薄膜を形成する工程と、導電性薄膜を形成する工
    程と、前記導電性薄膜上にレジストのパタ−ンを作成す
    る工程と、前記レジストのパタ−ンと比べてサイドエッ
    チングを有する形状に前記導電性薄膜をエッチングする
    ことにより電極を形成する工程と、前記レジストにベー
    キングを行い、前記サイドエッチング部の少なくとも一
    部分をカバーしたレジストをド−ピングマスクに用い
    た、前記半導体薄膜への第1のド−パント導入工程と、
    前記レジストのパタ−ンを除去後に実施する前記半導体
    薄膜への第2のド−パント導入工程とを備えたことを特
    徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
  2. 【請求項2】 前記レジストにネガタイプのレジストを
    用いる事を特徴とする請求項1記載の薄膜トランジスタ
    の製造方法。
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