JP3134665B2 - 薄膜トランジスタおよびその製造方法 - Google Patents

薄膜トランジスタおよびその製造方法

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JP3134665B2 JP11188194A JP11188194A JP3134665B2 JP 3134665 B2 JP3134665 B2 JP 3134665B2 JP 11188194 A JP11188194 A JP 11188194A JP 11188194 A JP11188194 A JP 11188194A JP 3134665 B2 JP3134665 B2 JP 3134665B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は薄膜トランジスタおよ
びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】例えばアクティブマトリックス型の液晶
表示装置のスイッチング素子として使用される従来の薄
膜トランジスタを製造する場合の一例について、図5〜
図8を順に参照しながら説明する。まず、図5(A)、
(B)に示すように、ガラス等からなる透明基板1の上
面の所定の個所にゲート電極2およびゲートライン3を
形成し、その上面にゲート絶縁膜4を成膜し、その上面
に半導体薄膜5を成膜し、その上面の所定の個所にチャ
ネル保護膜6を形成する。この場合、チャネル保護膜6
は、ゲート電極2上に形成され、そのチャネル長方向の
長さLがゲート電極2の幅と同じとなっているが、チャ
ネル幅方向の長さD1が所期のチャネル幅の3倍程度と
なっている。その理由については後で説明する。次に、
チャネル保護膜6をマスクとしてリンやボロン等のイオ
ンを注入すると、チャネル保護膜6下以外の領域におけ
る半導体薄膜5にイオン注入領域5aが形成される。
【0003】次に、図6(A)、(B)に示すように、
上面にクロム等からなるシリサイド形成用の導電膜7を
プラズマCVDにより成膜し、その上面の所定の個所に
フォトレジストパターン8を形成する。この場合、フォ
トレジストパターン8は、チャネル保護膜6を股いでチ
ャネル保護膜6とでほぼ十字形を形成するように形成さ
れ、その幅D2が所期のチャネル幅と同じとなってい
る。また、導電膜7と半導体薄膜5との間にはシリサイ
ド層9が形成される。次に、フォトレジストパターン8
をマスクとして導電膜7、シリサイド層9および半導体
薄膜5をエッチングすると、図7(A)、(B)に示す
ようになる。すなわち、フォトレジストパターン8下に
のみ導電膜7が残存され、その下にのみシリサイド層9
が残存され、その下およびチャネル保護膜6下にのみ半
導体薄膜5が残存される。この状態では、導電膜7はチ
ャネル保護膜6を股いでチャネル保護膜6とでほぼ十字
形を形成するように形成され、導電膜7下およびチャネ
ル保護膜6下にほぼ十字状の半導体薄膜5が形成されて
いる。また、半導体薄膜5のチャネル保護膜6下の部分
は真性領域からなるチャネル領域5bとされ、その両側
はそれぞれイオン注入領域5aからなるソース領域5c
およびドレイン領域5dとされている。この後、フォト
レジストパターン8を除去する。
【0004】ここで、一般的なフォトリソグラフィで
は、その解像度に限界がある関係から、導電膜7の幅D
2つまり所期のチャネル幅を例えば4μm程度と小さく
したい場合、導電膜7をチャネル幅方向の所期の位置に
形成することは困難である。一方、導電膜7はチャネル
保護膜6上に重なるように形成する必要がある。このよ
うなことから、チャネル保護膜6のチャネル幅方向の長
さD1を所期のチャネル幅の3倍程度とし、この範囲内
で導電膜7がチャネル保護膜6上に重なるようにしてい
る。
【0005】次に、図8(A)、(B)に示すように、
上面の所定の個所にITOからなる画素電極10を形成
する。次に、上面の所定の個所にアルミニウム−チタン
合金からなるソース電極11、ドレイン電極12および
ドレインライン13を形成する。次に、ソース電極11
およびドレイン電極12をマスクとしてエッチングする
ことにより、シリサイド化されていない導電膜7のうち
チャネル保護膜6上およびその近傍の不要な部分を除去
するとともに、残りの部分をチャネル保護膜6の一方側
と他方側とに分離して下部ソース電極7aおよび下部ド
レイン電極7bを形成する。この状態では、半導体薄膜
5のソース領域5cにシリサイド層9、下部ソース電極
7aおよびソース電極11を介して画素電極10が接続
され、ドレイン領域5dにはシリサイド層9および下部
ドレイン電極7bを介してドレイン電極12が接続され
ている。かくして、液晶表示装置のスイッチング素子と
しての薄膜トランジスタが製造される。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
このような薄膜トランジスタの製造方法では、一般的な
フォトリソグラフィのアライメントの解像度に限界があ
る関係から、チャネル保護膜6のチャネル幅方向の長さ
1を所期のチャネル幅の3倍程度とし、この範囲内で
導電膜7がチャネル保護膜6上に重なるようにしている
ので、導電膜7下およびチャネル保護膜6下にほぼ十字
状の半導体薄膜5が形成されることになる。このため、
半導体薄膜5の実効的なチャネル幅が増大し、実質的な
GS(ゲート電極とソース電極間の容量)が増大すると
ともに、オフ電流Ioffも増大してしまい、液晶表示装
置の表示特性の低下の原因になるという問題があった。
この発明の目的は、チャネル幅にアライメント用領域を
有していない薄膜トランジスタおよびその製造方法を提
供することにある。
【0007】
【問題を解決するための手段】請求項1記載の薄膜トラ
ンジスタは、ゲート電極と、ゲート絶縁膜と、前記ゲー
ト電極の幅と同じ長さに形成されたチャネル領域を有す
ると共に該チャネル領域の両側にそれぞれ該チャネル領
域の幅と同じ幅に形成されたソース領域およびドレイン
領域を有する半導体薄膜と、前記チャネル領域上に設け
られた前記チャネル領域と同じ幅のチャネル保護膜と、
前記ソース領域上にシリサイド層を介して設けられた前
記ソース領域の一部と同一外周形状のシリサイド化可能
な金属からなるソース電極と、前記ドレイン領域上にシ
リサイド層を介して設けられた前記ドレイン領域の一部
と同一外周形状のシリサイド化可能な金属からなるドレ
イン電極と、前記ソース電極上および前記ドレイン電極
上にそれぞれ形成された、上部ソース電極および上部ド
レイン電極を具備し、前記ソース電極および前記ドレイ
ン電極の内側端部はそれぞれ前記チャネル保護膜から離
間され且つ前記ソース電極および前記上部ドレイン電極
の内側端部と同一面となしたものである。請求項3記載
の薄膜トランジスタの製造方法は、基板上にゲート電極
を形成し、その上面にゲート絶縁膜および半導体薄膜を
成膜し、その上面に裏面露光により前記ゲート電極にセ
ルフアライメントされたチャネル保護膜を形成し、その
上面の前記チャネル保護膜を跨ぐ所定の箇所に所期のチ
ャネル幅と同じ幅とされたシリサイド化可能な金属から
なる電極形成用導電膜を形成し、該電極形成用導電膜を
マスクとして前記チャネル保護膜および前記半導体薄膜
をエッチングすることによりデバイスエリアを形成し、
この後、上面の所定の箇所に上部ソース電極および上部
ドレイン電極を形成し、該上部ソース電極および上部ド
レイン電極をマスクとして前記電極形成用導電膜のチャ
ネル保護膜上およびその付近の部分を除去して、下部ソ
ース電極および下部ドレイン電極を形成するようにした
ものである。
【0008】
【作用】まず、請求項記載の発明によれば、裏面露光
によりゲート電極にセルフアライメントされて形成され
チャネル保護膜のチャネル長方向の長さをゲート電極
の幅と同じとすることができる。そして、このチャネル
保護膜を股ぐ所定の個所に所期のチャネル幅と同じ幅と
された電極形成用導電膜を形成し、該電極形成用導電膜
をマスクとしてチャネル保護膜および半導体薄膜をエツ
チングすると、電極形成用導電膜下にのみチャネル保護
が残存することにより、この残存するチャネル保護膜
を含む電極形成用導電膜下にのみ半導体薄膜を残存させ
ることができる。この結果、請求項1記載の発明のよう
に、ゲート電極の幅と同じ長さに形成されたチャネル領
域を有するとともに該チャネル領域の両側にそれぞれ該
チャネル領域の幅と同じ幅に形成されたソース領域およ
びドレイン領域を有する半導体薄膜を得ることができ、
チャネル幅にアライメント用領域を有していない薄膜ト
ランジスタとすることができる。
【0009】
【実施例】図1〜図4はそれぞれこの発明の一実施例に
おける薄膜トランジスタの各製造工程を示したものであ
る。そこで、これらの図を順に参照しながら、この実施
例の薄膜トランジスタの構造についてその製造方法と併
せ説明する。
【0010】まず、図1(A)、(B)に示すように、
ガラス等からなる透明基板21の上面の所定の個所にク
ロム等からなるゲート電極22およびゲートライン23
を膜厚1000Å程度に形成し、その上面に窒化シリコ
ンからなるゲート絶縁膜24を膜厚4000Å程度に成
膜し、その上面に単結晶シリコン、アモルファスシリコ
ン、ポリシリコン等からなる半導体薄膜25を膜厚50
0Å程度に成膜し、その上面の所定の個所に窒化シリコ
ンからなるチャネル保護膜26を膜厚1000Å程度に
形成する。この場合、チャネル保護膜26は、ゲート電
極22およびゲートライン23をマスクとした裏面露光
(透明基板21の下面側からの露光)により形成するも
のであり、ゲート電極22およびゲートライン23上の
全体にわたって形成されている。したがって、ゲート電
極22上のチャネル保護膜26のチャネル長方向の長さ
Lはゲート電極22の幅と同じとなっている。次に、チ
ャネル保護膜26をマスクとしてイオンを注入すると、
チャネル保護膜26下以外の領域における半導体薄膜2
5にリンやボロン等のイオン注入領域25aが形成され
る。
【0011】次に、図2(A)、(B)に示すように、
上面にクロム等のシリサイド化可能な金属材料からなる
素子領域形成用導電膜27をプラズマCVDにより膜厚
250Å程度に成膜し、その上面の所定の個所にフォト
レジストパターン28を形成する。この場合、フォトレ
ジストパターン28は、ゲート電極22上のチャネル保
護膜26を股いで該チャネル保護膜26とでほぼ十字形
を形成するように形成され、その幅Dが所期のチャネル
幅と同じとなっている。また、素子領域形成用導電膜2
7と半導体薄膜25との間には膜厚数十Å程度のシリサ
イド層29が形成される。次に、フォトレジストパター
ン28をマスクとして素子領域形成用導電膜27、シリ
サイド層29、チャネル保護膜26および半導体薄膜2
5をエッチングすると、図3(A)、(B)に示すよう
になる。
【0012】すなわち、フォトレジストパターン28下
にのみ素子領域形成用導電膜27が残存され、その下に
のみシリサイド層29およびチャネル保護膜26が残存
され、その下にのみ半導体薄膜25が残存される。この
場合、フォトレジストパターン28をマスクとして素子
領域形成用導電膜27、シリサイド層29、チャネル保
護膜26および半導体薄膜25をエッチングするので、
一般的なフォトリソグラフィの解像度に限界があって
も、別に問題はない。そして、この状態では、素子領域
形成用導電膜27はゲート電極22を股いでゲート電極
22とでほぼ十字形を形成するように形成されている
が、チャネル保護膜26はゲート電極22上において素
子領域形成用導電膜27下にのみ形成されている。した
がって、半導体薄膜25はチャネル保護膜26を含む素
子領域形成用導電膜27下にのみ形成されている。ま
た、半導体薄膜25のチャネル保護膜26下の部分は真
性領域からなるチャネル領域25bとされ、その両側は
それぞれイオン注入領域25aからなるソース領域25
cおよびドレイン領域25dとされている。この結果、
半導体薄膜25は、ゲート電極22の幅と同じ長さLに
形成されたチャネル領域25bを有するとともに該チャ
ネル領域25bの両側にそれぞれ該チャネル領域25b
の幅Dと同じ幅に形成されたソース領域25cおよびド
レイン領域25dを有する構造となり、実効的なチャネ
ル幅が所期のチャネル幅となる。この後、フォトレジス
トパターン28を除去する。
【0013】次に、次に、図4(A)、(B)に示すよ
うに、上面の所定の個所にITOからなる画素電極30
を膜厚500Å程度に形成する。次に、上面の所定の個
所にアルミニウム−チタン合金からなるソース電極3
1、ドレイン電極32およびドレインライン33を膜厚
3000Å程度に形成する。次に、ソース電極31およ
びドレイン電極32をマスクとしてエッチングすること
により、シリサイド化されていない素子領域形成用導電
膜27のうちチャネル保護膜26上およびその近傍の不
要な部分を除去するとともに、残りの部分をチャネル保
護膜26の一方側と他方側とに分離して下部ソース電極
27aおよび下部ドレイン電極27bを形成する。この
状態では、半導体薄膜25のソース領域25cにシリサ
イド層29、下部ソース電極27aおよびソース電極3
1を介して画素電極30が接続され、ドレイン領域25
dにはシリサイド層29および下部ドレイン電極27b
を介してドレイン電極32が接続されている。かくし
て、この実施例の薄膜トランジスタが製造される。
【0014】このようにして得られた薄膜トランジスタ
では、半導体薄膜25のチャネル幅を所期の幅とするこ
とができるので、実効的なチャネル幅が増大することが
なく、したがって実質的なCGSを低減することができる
とともに、オフ電流Ioffも低減することができ、ひい
ては液晶表示装置の表示特性を向上させることができ
る。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、チャネル幅にアライメント用領域を有していない薄
膜トランジスタとすることができるので、実効的なチャ
ネル幅が増大することがなく、したがって実質的なCGS
を低減することができるとともに、オフ電流Ioffも低
減することができ、ひいては液晶表示装置の表示特性を
向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(A)はこの発明の一実施例における薄膜トラ
ンジスタの製造に際し、透明基板上にゲート電極、ゲー
ト絶縁膜、半導体薄膜およびチャネル保護膜を形成した
状態の平面図、(B)はそのB−B線に沿う断面図。
【図2】(A)は同製造に際し、素子領域形成用導電膜
およびフォトレジストパターンを形成した状態の平面
図、(B)はそのB−B線に沿う断面図。
【図3】(A)は同製造に際し、素子形成した状態の平
面図、(B)はそのB−B線に沿う断面図。
【図4】(A)は同製造に際し、ソース電極およびドレ
イン電極等を形成した状態の平面図、(B)はそのB−
B線に沿う断面図。
【図5】(A)は従来の薄膜トランジスタの製造に際
し、透明基板上にゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体薄
膜およびチャネル保護膜を形成した状態の平面図、
(B)はそのB−B線に沿う断面図。
【図6】(A)は同製造に際し、素子領域形成用導電膜
およびフォトレジストパターンを形成した状態の平面
図、(B)はそのB−B線に沿う断面図。
【図7】(A)は同製造に際し、素子形成した状態の平
面図、(B)はそのB−B線に沿う断面図。
【図8】(A)は同製造に際し、ソース電極およびドレ
イン電極等を形成した状態の平面図、(B)はそのB−
B線に沿う断面図。
【符号の説明】
21 透明基板 22 ゲート電極 24 ゲート絶縁膜 25 半導体薄膜 26 チャネル保護膜 27 素子領域形成用導電膜 27a、31 ソース電極 27b、32 ドレイン電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/786 G02F 1/1368 H01L 21/336

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ゲート電極と、ゲート絶縁膜と、前記ゲ
    ート電極の幅と同じ長さに形成されたチャネル領域を有
    すると共に該チャネル領域の両側にそれぞれ該チャネル
    領域の幅と同じ幅に形成されたソース領域およびドレイ
    ン領域を有する半導体薄膜と、前記チャネル領域上に設
    けられた前記チャネル領域と同じ幅のチャネル保護膜
    と、前記ソース領域上にシリサイド層を介して設けられ
    た前記ソース領域の一部と同一外周形状のシリサイド化
    可能な金属からなるソース電極と、前記ドレイン領域上
    にシリサイド層を介して設けられた前記ドレイン領域の
    一部と同一外周形状のシリサイド化可能な金属からなる
    ドレイン電極と、前記ソース電極上および前記ドレイン
    電極上にそれぞれ形成された、上部ソース電極および上
    部ドレイン電極を具備し、前記ソース電極および前記ド
    レイン電極の内側端部はそれぞれ前記チャネル保護膜か
    ら離間され且つ前記ソース電極および前記上部ドレイン
    電極の内側端部と同一面であることを特徴とする薄膜ト
    ランジスタ。
  2. 【請求項2】 前記上部ソース電極および前記上部ドレ
    イン電極はアルミニウム系金属であることを特徴とする
    請求項1記載の薄膜トランジスタ。
  3. 【請求項3】 基板上にゲート電極を形成し、その上面
    にゲート絶縁膜および半導体薄膜を成膜し、その上面に
    裏面露光により前記ゲート電極にセルフアライメントさ
    れたチャネル保護膜を形成し、その上面の前記チャネル
    保護膜を跨ぐ所定の箇所に所期のチャネル幅と同じ幅と
    されたシリサイド化可能な金属からなる電極形成用導電
    膜を形成し、該電極形成用導電膜をマスクとして前記チ
    ャネル保護膜および前記半導体薄膜をエッチングするこ
    とによりデバイスエリアを形成し、この後、上面の所定
    の箇所に上部ソース電極および上部ドレイン電極を形成
    し、該上部ソース電極および上部ドレイン電極をマスク
    として前記電極形成用導電膜のチャネル保護膜上および
    その付近の部分を除去して、下部ソース電極および下部
    ドレイン電極を形成することを特徴とする薄膜トランジ
    スタの製造方法。
  4. 【請求項4】 前記上部ソース電極および前記上部ドレ
    イン電極はアルミニウム系金属により形成することを特
    徴とする請求項3記載の薄膜トランジスタの製造方法。
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