JPH01170048A - 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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JPH01170048A JP32867287A JP32867287A JPH01170048A JP H01170048 A JPH01170048 A JP H01170048A JP 32867287 A JP32867287 A JP 32867287A JP 32867287 A JP32867287 A JP 32867287A JP H01170048 A JPH01170048 A JP H01170048A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、薄膜トランジスタの構造及び薄膜トランジス
タの製造方法に係り、特に微細化に適した薄膜トランジ
スタ及びその製造方法に関する。
〔従来技術及びその問題点〕
アクティブマトリクス駆動方式により駆動され、画像等
を表示するアクティブマトリクスデイスプレィには、ス
イッチング素子を複数配列したマトリクスパネルが組み
込まれている。このスイッチング素子としては薄膜トラ
ンジスタ(TFT’:Th1n Film Trans
istor)は、ガラス基板等の大面積の透明な絶縁性
基板上に形成できるため、現在主に用いられている。こ
のTPT (薄膜トランジスタを、以後TPTと記す)
には、スタガー型、逆スタガー型、コプラナ型、逆コプ
ラナ型の4aの基本構造があるが、半導体膜にアモルフ
ァスシリコン(a−3i)を用いるa−3iTFTでは
、電気的に重要な半導体膜とゲート絶縁膜の間の界面を
一度も空気に触れさせることなく連続的に形成できるた
めスタガー型が一般的であり、特に金属である電極と半
導体との良好な接触(オーミック接触)をとるために逆
スタガー型が多く用いられている。
第4図は、従来の逆スタガー型のTPTの断面図である
。同図において、ガラス基板等の絶縁性基板1上にゲー
ト電pjA2が形成され、そのゲート電極2を被覆して
形成されたゲート絶縁膜3上に、アモルファスシリコン
からなる半導体膜4が形成されている。そして、ゲート
電極2の上方の半導体膜4のチャネル領域4aを除く半
導体膜4の両側にはオーミックコンタクト用のコンタク
ト層5を介してドレイン電極6、ソース電極7がそれぞ
れ形成されている。
上記構成のTPTを製造する場合、まずスパッタ法、蒸
着法等により絶縁性基板1上にクロム(Cr)、モリブ
デン(Mo)等の金属を堆積した後、フォトリソグラフ
ィ法により前記金属をパターニングしてゲート電極2を
形成する。そして、そのゲート電極2が形成された絶縁
性基板1上にプラズマCVD法等によりゲート絶縁膜3
、半導体膜4、コンタクト層5となるn+アモルファス
シリコン、ドレイン電極6及びソース電極7となる金B
膜を連続して積層形成した後、フォトリソグラフィ法に
より半導体膜4のチャネル領域4a上の前記n+アモル
ファスシリコン、前記金[11をエツチングしてコンタ
クト層5、ドレイン電極6、ソース電極7を形成する。
上述した構造のTFTは、絶縁性基板1とゲート電極2
の間に段差が生じ、その段差上にゲート絶縁膜3、半導
体膜4、コンタクト層5、ドレイン電極6、ソース電極
7が形成されるので、段差部の所のゲート絶縁膜3の厚
さが薄くなったり、ドレイン電極6、ソース電極7が断
線したりする可Ifg性が高い。
このTPTを用いてTPTマトリクスパネルを形成する
場合、ゲートライン(走査線)の配線抵抗を小さくする
ためにゲート電極2の膜厚を厚くする必要があり、その
場合ゲート電極2の端部での段差はさらに急峻となる。
従って、ゲート絶縁膜3、ドレイン電極6及びソース電
極7のステップカバレージが悪くなり、ゲート電極2と
ドレイン電極6間あるいはゲート電極2とソース電極7
間でリーク電流が流れたり、ドレイン電極6、ソース電
極7が断線してしまう確率が高くなり製造歩留りは極端
に低下する。特に、微細化を行う場合にはゲート電極2
の配線幅を小さくする必要があるため、ゲート電極2の
厚みを2000人あるいはそれ以上にする必要があり、
製造歩留りはさらに低下するので、微細化は実現不可能
となる。
このため、本件出願人は製造歩留りを向上させると共に
、微細化を可能にするために第5図に示す構造のTPT
を出願した。
このTPTはゲート電極2と半導体4の間にSOG (
Spin On Giass )膜8及び窒化膜等の絶
縁膜3を挟んだ構造となっており、ゲート電極2と絶縁
性基板1の間にできる段差をSOGOsO4り平坦化さ
せて、その5OGliB上に絶縁膜3、半導体膜4、コ
ンタクト層5、ドレイン電極6及びソース電極7を形成
している。SOGOsO4ピンコード法を用いてゲート
電極2上は薄く、絶縁性基板1上は厚く形成できるため
soG膜8の表面は段差を小さくして平坦化ができる。
従って、ドレイン電極6、ソース電極7の断線を防止で
き製造歩留りを向上させることができる。
また、SOGOsO4る平坦化はゲート電極2の厚みに
かかわらず可能なので、微細化によりゲート電極2の幅
を小さくして、厚みを大きくしても製造歩留りを高くす
ることができる。
しかしながら、SOGOsO4質は不安定なため、トラ
ンジスタの電気的特性が不安定になるという問題があっ
た。また、クラ・ツクが生じやすく基板のソリ等が発生
しやすいという問題もあった。
〔発明の目的〕
本発明は上記従来の問題点を解決するために、電気的特
性が良いと共に製造歩留りが高く、しがち微細化が可能
な薄膜トランジスタ及びその製造方法を提供することを
目的とする。
〔発明の要点〕
本発明は上記目的を達成するために、絶縁性基板上に設
けられる電極を、絶縁性基板の凹部に埋め込んだことを
特徴とする。
〔実  施  例〕
以下、本発明の実施例を図面を参照しながら説明する。
第1図は本発明の一実施例であるTPTの断面図である
。同図において、絶縁性基板11には凹部22が設けら
れており、その凹部22内にゲート電極12が埋め込ま
れている。ゲート電極12が埋め込まれて平坦となった
絶縁性基板11上の全面には透明なゲート絶縁膜13が
設けられており、更にそのゲート絶縁膜13上の全面に
半導体膜14が設けられている。そして、ゲート電極1
1の中央部上方に位置する部分を除いて、半導体膜14
上にオーミックコンタクト用のコンタクト層15が設け
られており、半導体膜14の両側に設けられたコンタク
ト層15上には、ドレイン電極16及びソース電極17
が対向して設けられている。
このように、絶縁性基板11の凹部22にゲート電極1
2を設けたため、ゲート電極12の形成により段差は生
じることなく、ドレイン電極16、ソース電極17を平
坦に形成できる。このため、製造歩留りは高い。
また、ゲート絶縁膜13には電気的特性の良いプラズマ
CVD法で形成される窒化シリコン(SiN)の−層の
みを用いることができ、トランジスタの電気的特性がS
OG膜により平坦化した場合よりも安定する。また、S
OG膜による平坦化よりも低いコストで平坦化ができる
次に、以上のように構成された本実施例の製造方法を説
明する。第2図(a)〜(e)は、本発明の製造方法の
第1の実施例を示す図である。
まず、同図(a)に示すように、絶縁性基板11上の全
面にフォトレジストを塗布した後、マスクを用いて露光
し、露光後有機溶剤の現像液で現像しフォトレジスト2
1によるパターンを形成する。
次に、現像により絶線性基板11上に所望のパターン形
状に残存したフォトレジスト21を例えばドライN2中
で150℃〜300℃の温度で乾燥硬化させる。
次に、同図(blに示すように、CFt等のフロン系ガ
スをエツチング用ガスに用いたりアクティブ・イオン・
エツチング(RI E)により!@縁性基板11をエツ
チングし凹部22を設ける。リアクティブ・イオン・エ
ツチングは、例えば圧力は0゜l Torr以下、RF
パワーが2.OW/cd以上の条件で行う。リアクティ
ブ・イオン・エツチングはエツチングの異方性が大きい
ので凹部2の側面を垂直に形成することができる。
続けて、同図(C)に示すように蒸着法、スバ・ツタ法
等によりクロム(Cr)、モリブデン(MO)等の金H
N’J、23をフォトレジスト21上及び絶縁性基板1
1の凹部22内に堆積させる。この時、堆積させる金属
膜23の膜厚は凹部22の深さdに等しくなるようにす
る。
次に、同図(dlに示すようにリフトオフ法により剥離
液を用いてフォトレジスト21とフォトレジスト21上
に堆積された金属膜23を剥離させる。
この結果、絶縁性基板11の凹部22に堆積された金属
HtA23(ゲート電極12)のみが残される。
以上のようにして、ゲート電極12が形成されて平坦と
なった絶縁性基板11上に、第2図(elに示すように
プラズマCVD法により窒化シリコン ′(SiN)等
のゲート絶縁11ti12、真性アモルファスシリコン
(i−3i)等の半導体膜13、n+アモルファスシリ
コン24を連続的に堆積した後、さらに蒸着法、スパッ
タ法等によりアルミニラJ、(AI)等の金属膜25を
堆積させる。
そして、第1図に示すようにフォトリソグラフィ法によ
り、n+アモルファスシリコン24及び金属膜25をパ
ターニングし、コンタクト層15、ドレイン電極16及
びソース電極17を形成する。
次に、本発明の製造方法の第2の実施例を説明する。
第3図(a)〜(dlは、絶縁性基板11のエツチング
用マスクとしてクロム(Cr)とフォトレジスタの2層
からなるマスクを用いる製造方法の工程図である。
まず、同図(a)に示すように絶縁性基板11上に蒸着
法、スパッタ法等によりクロム(Cr)31を堆積させ
、更に前記第1の実施例の第2図(a)の工程と同様の
方法により、フォトレジストの塗布・露光・現像等によ
りパターニングを行いフォトレジスト32を形成する。
次に、同図世)に示すようにフォトレジスト32をマス
クとしてクロム(Cr)31をエツチングする。
続けて、同図(C)に示すようにクロム(Cr)31と
フォトレジスト32の2層をマスクとして、絶縁性基板
11をエツチングして凹部33を形成する。
更に同図(dlに示すように蒸着法、スパッタ法等によ
り、ゲート電極となる金属1f!34をクロム(Cr)
31とフォトレジスト32の2層が積層されている絶縁
性基板ll上の全面に凹部33内が全て埋められるまで
堆積させる。
そして、同図(11)に示すようにリフトオフ法により
剥離液を用いてフォトレジスト32及びフォトレジスト
32上の金属膜34を剥離させる。さらにクロム(Cr
)31を全面エツチングして、絶縁性基板ll上を平坦
化する。
以後、第1の実施例と同様の工程を行い第1図に示すT
PTが完成する。
尚、上記ゲート電極12には、クロム(Cr)と選択的
にエツチング可能な金属であればどのような金属を用い
てもよい。
また、ゲート電極にクロム(Cr)を用いた場合には、
絶縁性基板11上に形成するマスク用の金属としてクロ
ム(Cr)と選択エツチング可能な金属を用いる。
第2の実施例の場合、クロム(Cr)31等の金属膜を
マスクに用いているため、第1の実施例のようにフォト
レジスト21のみをマスクに用いている場合よりもエツ
チング精度が向上する。特に絶縁性基板11にガラス基
板を用い且つ金属膜としてクロム(Cr)を用いた場合
、クロム(Cr)はガラス基板との密着性が良いため、
工7チング楕度が極めてよい。
尚、本実施例では逆スタガー型の例を示したが、本発明
は逆スタガー型に限定されることなく、スタガー型、コ
プラナ型、逆コブラナ型にも通用できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように本発明によれば、絶縁性基板上に設
ける電極は、絶縁性基板に設けた凹部に埋め込んで形成
するので、ゲート絶縁膜、半導体膜、他の電極は平坦に
形成することができ、ドレイン電極、ソース電極等の断
線を防止でき製造歩留りが向上する。また、電極の厚み
がかなり厚くなっても平坦化できるので、電極の幅を狭
くしても電極の厚みを大きくとることにより配線抵抗を
小さ(することができ、微細化が可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の薄膜トランジスタの構成を
示す図、 第2図(a)〜(e)は本発明に係る製造方法の第1の
実施例を示す工程図、 第3図(al〜(e)は本発明に係る製造方法の第2の
実施例を示す工程図、 第4図は従来の逆スタガー型の薄膜トランジスタの構成
を示す図、 第5図は従来のSOG膜により平坦化を行った逆スタガ
ー型の薄膜トランジスタの構成を示す図である。 11・・・絶縁性基板、 12・・・ゲート電極、 13 ・ ・ ・ゲート絶Ii膜、 14・・・半導体膜、 16・・・ドレイン電極、 17・・・ソース電極。 特許出願人  カシオ計算機株式会社 第1図 第2図 第3図 第5図

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)絶縁性基板上に設けられた少なくともゲート電極
    、ゲート絶縁膜、半導体膜、ドレイン電極及びソース電
    極から成る薄膜トランジスタにおいて、 上記3つの電極の中の少なくとも1つの電極が前記絶縁
    性基板内に埋め込まれていることを特徴とする薄膜トラ
    ンジスタ。
  2. (2)前記絶縁性基板内に埋め込まれている電極はゲー
    ト電極であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の薄膜トランジスタ。
  3. (3)絶縁性基板に凹部を設ける工程と、 前記凹部に導電膜を埋め込む工程と、 前記絶縁性基板上に少なくともゲート絶縁膜、半導体膜
    、前記導電膜以外の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. (4)前記凹部に埋め込まれる導電膜はゲート電極であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第3項記載の薄膜ト
    ランジスタの製造方法。
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