JPH0262050A - 薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents

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】 〔概　要〕 液晶駆動用の薄膜トランジスタの製造方法に関し、 自己整合法の利点を失うことなく、しかも、上記保護膜
とソース・ドレイン電極との境界上に、隙間を生じるこ
とのないＴＰＴの製造方法を提供することを目的とし、 透明絶縁性基板上に所定のパターンを有するゲート電極
と、該ゲート電極上にゲート絶縁膜を介して形成された
半導体活性層と、該半導体活性層、Ｊ二にソース電極と
ドレイン電極が、該半導体活性層の前記ゲート電極直上
部に形成された保護膜を挟んで対向配置された自己整合
型の薄膜トランジスタを作製するに際し、透明絶縁性基
板上にゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体活性層、保護
膜を形成した後、該保護膜上に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
ジスト膜に対して、前記ゲート電極をマスクとして第１
の背面露光を施す工程と、イメージリバーサルベークを
施して、前記イメージリバーサルフォトレジスト膜のう
ち、前記ゲート電極面−Ｆ部以外の被露光部を現像液に
非溶解性とする工程と、前記イメージリバーサルフォト
レジスト膜に対してゲート電極をマスクとする第２の背
面露光を施し、前記第１の背面露光における未露光部の
周縁部を露光して被露光部を形成する工程と、現像処理
を施して該被露光部を除去して開孔を設けた後、該開孔
を有するイメージリバーサルフォトレジスト膜をマスク
として下層のエツチングを行う工程とを有する構成とす
る。

〔産業上の利用分野］ 本発明は液晶駆動用の薄膜トランジスタ（ＴＰＴ）の製
造方法に関する。

液晶表示装置は低消費電力、軽量５力ラー表示が容易な
どの特徴を有することから、ポケットＴＶやＯＡ端末機
器などの平面表示装置として、広範な市場を得つつある
。特に大容量で鮮明な階調表示が得られる薄膜トランジ
スタ駆動のアクティブマトリクス型液晶表示装置に関し
ては、一部実用化されるとともに現在盛んに開発・研究
が行われている。

このアクティブマトリクス型液晶表示装置は、各画素に
薄膜トランジスタが付加されている。従ってアクティブ
マトリクス型液晶表示装置を製造するには、数万個から
数十万個に及ぶトランジスタを、無欠陥且つ高歩留で製
造することが必要である。

〔従来の技術〕

従来の自己整合型ＴＰＴの製造方法を、第３図（ａ）〜
（ｅ）により説明する。

〔第３図（ａ）参照〕 透明絶縁性基板１上にＴｉ（チタン）膜からなるゲート
電極Ｇを所定のパターンに従って形成した後、ゲート絶
縁膜２として約３０００人の厚さの５ｉＮ（窒化シリコ
ン）ＪＩＬ半導体活性層３として約１０００人の厚さの
ａ−３ｉ（アモルファスシリコン）膜、保護膜４として
厚さ約１０００人の５ｉＯｚ（二酸化シリコン）膜を、
プラズマＣＶＤ法により連続成膜する。

〔第３図（ｂ）参照〕 次いで上記積層膜の上に塗布したポジ型のレジスト膜５
に、ゲート電極Ｇをマスクで基板裏面から紫外線照射す
る。本工程により、レジスト膜５のうち、ゲート電極Ｇ
の直上部以外の被露光部６は現像液に溶解性となる。

〔第３図（Ｃ）参照〕 従って上記レジスト膜５に現像処理を施すことにより、
ゲート電極Ｇの直−ヒ部のみにレジスト膜５“が残留す
る。このレジスト膜５゛をマスクとして、保護膜４の露
出部をエツチング除去して、ゲート電極Ｇに自己整合し
た保護膜４′を形成する。

〔第３図（ｄ）参照〕 次いで、上記レジスト膜５゛を残留させたまま、ソース
・ドレインの電極材料膜７としてａ−３ｉ：ＦＩ成膜１
とＴｉ成膜２を連続成膜する。

〔第３図（ｅ）参照〕 次いでリフトオフ法により上記マスクとして用いたレジ
スト膜５′ともに、その−Ｊ−に付着していたソース・
ドレインの電極材料膜７を除去して、図示の如くソース
電極Ｓおよびドレイン電極りが形成される。

〔発明が解決しようとする課題〕

以上述べたように、従来の自己整合法では第３図（ｅ）
に見られるように、保護膜４°とソース電極Ｓ、ドレイ
ン電極りとの境界上に、微細な隙間Ａが生じる。

これはリフトオフ法でチャネル直上部の電極材料膜７を
除去するために生じるものであって、この隙間Ａを生じ
ないようにしようとすると、今度はリフトオフが困難に
なる。

このような隙間Ａが存在することによって、下記の如く
、ＴＰＴの信転性あるいは歩留を低下させる問題が生じ
る。

■　隙間Ａを起点に下地の半導体活性層（ａ　−３ｉ膜
）３およびゲート絶縁膜（ＳｉＮ膜）２が割れやすくな
る。この結果ゲート電極Ｇとソース・ドレイン電極Ｓ、
Ｄ間の耐圧が低下する。

■　ＴＰＴの光電流を減少させるには、半導体活性Ｊｉ
（ａ−３ｉ：Ｈ膜）３の厚さを〜】００人程度まで薄く
することが有効である。しかし隙間Ａがあると、後工程
でａ−３ｉ：Ｈ膜が侵されることがあり、ＴＰＴ特性が
低下してまう。

そこで本発明は、自己整合法の利点を失うことなく、し
かも、上記保護膜とソース・ドレイン電極との境界上に
、隙間を生じることのないＴＰＴの製造方法を提供する
ことを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

第１図（ａ）〜（ｄ）により本発明の詳細な説明する。

第１図（ａ）はＴＦＴ部の最終形態で、ソース電極Ｓ及
びドレイン電極りとして最小必要比の面積だけを確保し
て、これをＴＰＴ上層部の面積の大部分を占める保護膜
４に設けた開孔内に埋め込む構造を作る。このようにす
ることによってゲート絶縁膜２及び半導体活性Ｎ３の上
層で、機械的ストレスを発生する膜としては保護膜だけ
とみなしてよく、上記クラックを発生するという問題は
解消する。

従って本発明はこのような構造を実現しようとするもの
で、その原理を第１図（ｔ））〜（ｄ）により説明する
。

〔第１図〜）参照） 透明絶縁性基板１上にゲート電極Ｇを形成し、このゲー
ト電極Ｇを被覆するＳｉＮ膜のようなゲ−１−絶縁膜、
ａ−３ｉ膜のような半導体活性層更にＳｉＣ２膜のよう
な保護膜（図にはこれらの積層膜を符号１００で示す）
を形成した後、その上にイメージリバーサルフォトレジ
スト膜８を塗布法により形成する。

次いでプリベータを行なった後、このイメージリバーサ
ルフォトレジスト膜８に上記ゲート電極Ｇをマスクとし
て、第１の背面露光を行う。

この第１の背面露光は、ゲート電極Ｇの上層の領域に光
が廻り込まない条件で、透明絶縁性基板１裏面から紫外
線照射する。これにより−下記イメージリバーサルフォ
トレジスト膜８のうち、ゲート電極Ｇの直上部は未露光
部８ａ、その他の部分は被露光部８ｂとなる。

次いでイメージリバーサルベーク処理として、凡そ１２
０°Ｃの温度で約１０分の加熱処理を施す。

これにより、旧記第１の背面露光工程における被露光部
日すは現像液に非溶解性となり、この性質は以後の露光
によって変化しない。

〔第１図（Ｃ）参照］ 次いで上記イメージリバーサルフォトレジスト膜８に対
して、透明絶縁性基板１裏面から再びゲート電極Ｇをマ
スクとする第２の背面露光を施す。

この第２の背面露光においては、第１の背面露光とは異
なり、光がゲート電極Ｇの直上部に大きく廻り込む条件
で行う。従って第１の背面露光における未露光部８ａの
端部が露光され、被露光部８ｃが形成される。この被露
光部８ｃは現像液に可溶性となる。

Ｃ第１図（ｄ）参照〕 ついで上記イメージリバーサルフォトレジスト膜８の現
像処理を行う。被露光部８ｃは上述の如く可溶性である
が、未露光部８ａと被露光部８ｂは非溶解性であるので
、現像終了時には図示の如（、被露光部８ｃのみが溶解
して開孔９が形成され、未露光部８ａと被露光部８ｂは
残留する。

この開孔９はゲート電極Ｇの端部の直上に位置する。従
って上述のようにしてイメージリバーサルフォトレジス
ト膜８に開孔９を形成した後、これをマスクとしてエツ
チングを行い、下層の不要部を除去した後、コンタクト
Ｎ７１（例えばｎ″ａ−３ｔ膜）および金属膜７２（例
えばＴｉ膜）との積層膜のような電極材料膜７を成膜す
る。しかる後イメージリバーサルフォトレジスト膜８を
除去すれば、第１図（ａ）に示すような、ゲート電極Ｇ
の端部面と部にソース電極Ｓおよびドレイン電極りが、
保護膜４に埋め込まれた状態で形成される。

〔作　用］ 上記第１図（ｂ）〜（ｄ）のプロセスにより作製した、
第１図（ａ）に示す構造のＴＰＴは、ソース電極Ｓ及び
ドレイン電ｉＤがきわめて小さいので、これらを構成す
る電極材料膜そのもののストレスによっても、また図示
してはいないが、これらの上層に形成する最北層の保護
膜との密着を介してのストレスによっても、下地のゲー
ト絶縁膜２及び半導体活性層３に機械的ダメージを及ぼ
すことはなくなる。従って、ＴＰＴの信頼性および製造
歩留が大幅に向上する。

〔実　施　例〕

以下本発明の一実施例を、第１図（ａ）〜（ｄ）及び第
２図（ａ）、　（ｂ）により説明する。

第２図（ａ）、［有］）は、ゲート電極Ｇとその近傍を
拡大して示す要部平面図である。前述の第１図（ａ）〜
（ｄ）に示す製造工程のみでは、ゲートパターン（ゲー
ト電極ＧとゲートパスラインＢ、の総称として用いる）
の輪郭線に沿って、全域に電極材料膜７が形成されてし
まう。

そこで、透明絶縁性基板１−ヒにゲート電極を形成し、
ゲート絶縁膜２．半導体活性層３及び保護膜４を形成し
た後、イメージリバーナルフォトレジスト膜８を形成し
、これに対して前述の第１の背面露光の直前或いは直後
に、第２図（ａ）に点線で示す領域を遮光部とするフォ
トマスクを用いて、透明絶縁性基板１表面から（紙面に
対し上方から）マスク露光を行う。

本工程では、点線で示す領域は遮光領域１１であり、そ
の他の部分即ち点線の外側の領域は露光された領域であ
る。従ってこの露光された領域のイメージリバーサルフ
ォトレジスト膜８は、前記第１図（ｂ）で説明した第１
の背面露光に引き続くイメージリハーサルベークにより
、非溶解性となる。

点線内の遮光領域１１は露光されないので、第１の背面
露光とその後のイメージリバーサルベークによって、各
部のパターンおよびこの各パターン部が可溶性か非溶解
性かが決定される。

即ち、第１の背面露光とイメージリバーサルベーク〔第
１図ら）参照〕、及び第２の背面露光〔第１図（Ｃ）参
照］によって、ソース電極Ｓ及びドレイン電極りのパタ
ーンが第２図（ａ）に見られる如く決定され、且つ、イ
メージリバーサルフォトレジスト膜８のうち、ソース電
極Ｓ及びドレイン電極りの部分のみが可溶性となって、
この部分に第１図（ｄ）に示した如く開孔９が形成され
る。

次にこのようなパターンを形成したイメージリバーサル
フォトレジスト膜８をマスクとして、保護膜４をエツチ
ングすれば、開孔９の部分に保護膜４にも開孔が形成さ
れる。従って次に電極材料膜７を成膜することににより
、前記第１図（ａ）に示したように、保護膜４の開孔内
に電極材料膜７が充填され、第２図（ａ）に見られるよ
うに、ソース電極Ｓとドレイン電極りが分離形成される
。

この後、イメージリバーサルフォトレジスト膜８を除去
し、ＴＴＯ等からなる導電膜を形成し、これをバターニ
ングして、第２図（ｂ）に示すようなドレインパスライ
ンＢ、及び表示電極巳を形成する。

なお、液晶表示パネルを透過型で用いる場合、半導体層
の着色が問題となることがあるので、表示電極Ｅ直下の
半導体活性層３を除去する工程を付加することが望まし
い。また、この工程で隣接ＴＦＴ間の干渉を除去するた
め、ゲートパスラインＢ、　　ヒの半導体活性層３の一
部を同時にエツチングすることも好ましい。

上述した本実施例により作製したＴＰＴは、自己整合法
の利点を保持し、且つ、クランクの発生を防止できる。

即ち、ソース電極Ｓ及びドレイン電極りの位置はゲート
電極Ｇをマスクとする自己整合法により決定されるので
、位置ずれを起こすことはなく、自己整合法の利点を有
することは従来と変わりはない。

一方、ソース電極Ｓ及びドレイン電極りはＴＰＴの動作
メカニズム上必要な部分にのみを形成し、不必要な部分
を形成しないので、その面積は非常に小さい。従って、
電極材料膜７自身のストレスは極めて小さくなり、下層
の半導体活性層３やゲート絶縁膜２にクランクを生じさ
せることがなくなる。

〔発明の効果〕

以上説明した如く本発明によれば、ソース・ドレイン電
極を電気的に必要な最小面積で形成できるので、Ｓ　ｉ
Ｎ／ａ−３ｉ　：　Ｈ下地層に及ぼす機械的ストレスが
集中する場所を無くすことができ、クラック等に起因す
る耐圧低下や短絡不良を大幅に減少させることができる
。このため、１枚の基板上に数１０万個のＴＰＴを有す
る液晶駆動用薄膜トランジスタの製造歩留を著しく向上
させることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）〜（ｄ）は本発明の構成説明図、第２図（
ａ）〜（ｂ）は本発明一実施例説明図、第３図（ａ）〜
（ｅ）は従来の自己整合性説明図である。 図において、１は透明絶縁性基板、２はゲート絶縁膜、
３は半導体活性層、４，４“は保護膜、５．５゛はレジ
スト膜、６は被露光部、７は電極材料膜、Ｇはゲート電
極、Ｓはソース電極、Ｄはドレイン電極、Ａは隙間、Ｂ
、はゲートパスライン、Ｂ、はドレインパスラインを示
す。 ／）宴明櫃賎行朗図 第）図 ＋兇胡−支だ例註明ｍ 第　２　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 透明絶縁性基板（１）上に所定のパターンを有するゲー
   ト電極（Ｇ）と、該ゲート電極上にゲート絶縁膜（２）
   を介して形成された半導体活性層（３）と、該半導体活
   性層上にソース電極（Ｓ）とドレイン電極（Ｄ）が、該
   半導体活性層の前記ゲート電極直上部に形成された保護
   膜（４’）を挟んで対向配置された自己整合型の薄膜ト
   ランジスタを作製するに際し、 透明絶縁性基板（１）上にゲート電極（Ｇ）、ゲート絶
   縁膜（２）、半導体活性層（３）、保護膜（４）を形成
   した後、該保護膜上にイメージリバーサルフォトレジス
   ト膜（８）を形成し、該イメージリバーサルフォトレジ
   スト膜（８）に対して、前記ゲート電極（Ｇ）をマスク
   として第１の背面露光を施す工程と、 イメージリバーサルベークを施して、前記イメージリバ
   ーサルフォトレジスト膜（８）のうち、前記ゲート電極
   直上部以外の被露光部（８ｂ）を現像液に非溶解性とす
   る工程と、 前記イメージリバーサルフォトレジスト膜（８）に対し
   てゲート電極（Ｇ）をマスクとして第２の背面露光を施
   し、前記第１の背面露光における未露光部（８ａ）の周
   縁部に被露光部（８ｃ）を形成し、現像処理を施して該
   被露光部（８ｃ）を除去して開孔（９）を設けた後、該
   開孔（９）を有するイメージリバーサルフォトレジスト
   膜（８）をマスクとして下層のエッチングを行う工程と
   を有することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法
   。