JPH06151460A - 逆スタッガ型tftの製造方法 - Google Patents

逆スタッガ型tftの製造方法

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JPH06151460A
JPH06151460A JP29623792A JP29623792A JPH06151460A JP H06151460 A JPH06151460 A JP H06151460A JP 29623792 A JP29623792 A JP 29623792A JP 29623792 A JP29623792 A JP 29623792A JP H06151460 A JPH06151460 A JP H06151460A
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JP
Japan
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electrode
drain electrode
stagger type
source electrode
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Withdrawn
Application number
JP29623792A
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English (en)
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Kiyoshi Ozawa
清 小沢
Niwaji Majima
庭司 間島
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 逆スタッガ型TFTの製造方法に関し、活性
層の厚さと特性の制御性の向上を目的とする。 【構成】 耐熱性透明基板(1)の上にゲート電極
(2)をパターン形成したる後、基板(1)の上にゲー
ト絶縁膜(3),a−Si活性層(4),n+ a−Si層
(5),金属電極層(7)と順次に層形成を行い、次
に、a−Si活性層(4)に達するまで、金属電極層
(7)とn+ a−Si層(5)をエッチングして、ドレイ
ン電極(8)とソース電極(9)を形成する逆スタッガ
型TFTの製造工程において、金属電極層(7)をn+
a−Si層(5)に達するまで選択エッチングして、ドレ
イン電極(8)とソース電極(9)を形成した後、ドレ
イン電極(8)とソース電極(9)を陽極として陽極酸
化を行い、露出しているn+ a−Si層(5)を絶縁層と
することを特徴として逆スタッガ型TFTの製造方法を
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアクティブマトリックス
表示方式をとる液晶表示装置(略称LCD)において、
画像表示装置を構成する逆スタッガ型TFTの製造方法
に関する。
【0002】単純マトリックス表示方式に較べ、X方向
電極とY方向電極の交点にスイッチング用の能動素子を
備えるアクティブマトリックス表示方式はクロストーク
(Cross-talk) を防ぎ、また応答速度を向上できること
から、ワードプロセッサ、パーソナルコンピュータ等の
OA機器の情報表示に適し、また、大画面映像の表示装
置として商品化が進められている。
【0003】
【従来の技術】アクティブマトリックス表示方式をとる
LCDに使用されている薄膜トランジスタ(TFT)は
ゲート電極の配置方法によりスタッガ型と逆スタッガ型
とがあるが、本発明は一般に使用されている逆スタッガ
型TFTの製造方法に関するものである。
【0004】なお、TFTをパターン形成する耐熱性透
明基板には石英基板とガラス基板とがあり、また、TF
Tを構成する半導体材料にもポリ・シリコンなどがある
が、アモルフアス・シリコン(a-Si)を半導体材料とす
る場合は高温処理を必要とせずにTFTが形成できるの
で、一般にa-Si を用い、ガラス基板上にデバイスの形
成が行なわれている。
【0005】そこで、以下、耐熱性透明基板をガラス基
板と略称して説明する。図4(A)はエッチング・スト
ッパを備えていない逆スタッガー型TFTの断面図、ま
た、同図(B)はエッチング・ストッパを備えた逆スタ
ッガー型TFTの断面図である。
【0006】すなわち、硼珪酸ガラスなどよりなるガラ
ス基板1の上にスパッタ技術と写真蝕刻技術(フォトリ
ソグラフィ)を用いてクローム(Cr)などの金属よりなる
ゲート電極2をパターン形成した後、プラズマ気相成長
法(CVD法)により窒化シリコン(Si3N4)よりなるゲ
ート絶縁膜3を形成し、同図(A)の場合は同様にプラ
ズマCVD法によりa-Si 活性層と燐(P)を不純物と
するn+ a-Si 層を連続して形成した後にパターン形成
を行なって、a-Si 活性層4とn+ a-Si 層5を形成す
る。
【0007】次に、ゲート絶縁膜2の上の所定の位置に
スパッタ法を用いて酸化インジゥム(In2O3) と酸化錫(S
nO2)の固溶体(略称ITO)よりなる透明導電膜6を形
成した後、スパッタ法と写真蝕刻技術を用いて一部が透
明導電膜6にかゝる金属電極層7をパターン形成する。
【0008】次に、ゲート電極2の上にある金属電極層
7とn+ a−Si層5を化学エッチングとドライエッチン
グ或いはドライエッチングのみを用いてa-Si 活性層4
に達するまでエッチングを行い、ドレイン電極8とソー
ス電極9をパターン形成し、これによりTFTが完成し
ている。
【0009】この構造の特徴はa-Si 活性層4とn+
−Si層5とが連続して形成してあるために相互の接触抵
抗が少ないが、問題はエッチングに当たってn+ a-Si
層5とa-Si 活性層4との選択エッチングが困難なこと
である。
【0010】一方、同図(B)はゲート絶縁膜3の上に
プラズマCVD法を用いてa-Si 層とSi3N4 層を順次に
形成した後、写真蝕刻を行なってエッチングストッパ層
10を作る。
【0011】次に、この上にn+ a−Si層5を形成した
後、a-Si の島をパターン形成し隣接してITOよりな
る透明導電膜6をパターン形成した後、n+ a−Si層5
の上に金属電極層7を形成し、これに化学エッチングと
ドライエッチング或いはドライエッチングを施してSi3N
4 よりなるエッチングストッパ層10に到るまでエッチン
グを行ない、これによりドレイン電極8とソース電極9
をパターン形成し、TFTが完成している。
【0012】この構造の特徴はエッチングストッパ層10
の存在によりa-Si 活性層4の厚さの制御は充分にでき
るものゝ、a-Si 活性層4の表面が後のエッチングスト
ッパ層10形成工程で酸化されるために表面処理が必要と
なり、また、次のn+ a−Si層形成の過程で受ける熱処
理によりa-Si 活性層4中に含まれる水素(H)原子が
抜け易いと云う問題がある。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】逆スタッガー型TFT
の製造方法にはエッチングストッパ層を備えるものと、
エッチングストッパ層を備えないものとがあるが、先に
記したようにそれぞれに長所と短所とがあり、安定した
製造方法とは言えない。
【0014】そこで、a-Si 活性層の厚さと特性の制御
性の優れた製造方法を実用化することが課題である。
【0015】
【課題を解決するための手段】上記の課題はガラス基板
1の上にゲート電極2をパターン形成したる後、基板1
の上にゲート絶縁膜3,a−Si活性層4,n+ a−Si層
5,金属電極層7と順次に層形成を行い、次に、a−Si
活性層4に達するまで、金属電極層7とn+ a-Si層5
をエッチングして、ドレイン電極8とソース電極9を形
成する逆スタッガ型TFTの製造工程において、金属電
極層7をn+ a−Si層5に達するまで選択エッチングし
て、ドレイン電極8とソース電極9を形成した後、この
ドレイン電極8とソース電極9を陽極として陽極酸化を
行い、露出しているn+ a−Si層5を絶縁層とすること
を特徴として逆スタッガ型TFTの製造方法を構成する
ことにより解決することができる。
【0016】
【作用】本発明はエッチングストッパを備えない逆スタ
ッガ型TFTの製造方法の長所を活かし、その欠点を無
くするものである。
【0017】すなわち、この方法の長所はa−Si活性層
とn+ a−Si層を連続して層形成してあることから両者
の接触抵抗が少ないことであるが、欠点はn+ a−Si層
だけを選択的に正確にエッチングすることが困難なこと
である。
【0018】そこで、従来はa−Si活性層の厚さとして
約200 Åの膜厚が必要であるが、800 Å程度と余分に形
成し、フレオン(CF4) 系のガスをエッチャントとしてプ
ラズマエッチングを行っていたが、プラズマエッチング
では不可避のローディング効果のために膜厚の制御が難
しかった。
【0019】これに対し、発明者はSi層は電解酸化によ
り酸化物に変えうる非金属元素であることに着目した。
すなわち、電解酸化を行なうことによりSi→ SiOx の高
抵抗体に変えることができ、このn+ a−Si層を酸化物
高抵抗体とすることは、電気的にはn+ a−Si層をエッ
チングして除去したのと等価となる。
【0020】また、ドライエッチングは厚さ制御が難し
いのに対し、電解酸化によるバリア型酸化皮膜の成長に
当たっては酸化物の成長膜厚(Å/V)は印加電圧に比
例することから、厚さ制御が容易である。
【0021】以上のことから、本発明は電解酸化により
ドレイン電極とソース電極の間にあるn+ a−Si層を絶
縁物類似の高抵抗体とするものである。図1は本発明の
原理図であり、また、図2は本発明の製造工程を示す断
面図であって、原理図は最終工程を示す同図(D)と同
じものである。
【0022】すなわち、図2において、従来と同様にガ
ラス基板1の上にCrなどの金属を用いてゲート電極2を
形成した後、プラズマCVD法によりSi3N4 よりなるゲ
ート絶縁膜3を形成する。(以上同図A) 次に、従来と同様にプラズマCVD法によりa−Si活性
層4とn+ a−Si層5を連続して層形成する。(以上同
図B) 次に、従来と同様にCrなどの金属をスパッタした後、こ
の金属層を写真蝕刻技術を用いてパターン形成し、ドレ
イン電極8とソース電極9を作る。(以上同図C) 次に、このドレイン電極8とソース電極9を陽極として
電解酸化を行い、露出しているn+ a−Si層5の部分を
選択的に SiOx 層11に変えるものである。
【0023】こゝで、n+ a−Si層5の抵抗は低いため
にドレイン電極8とソース電極9に電圧を印加する場
合、n+ a−Si層5での電圧降下は無視することができ
る。( 以上同図D) なお、同図Dにおいて、n+ a−Si層5の露出部分を S
iOx 層11に変える電解酸化法には湿式と乾式とがある。
【0024】すなわち、湿式はドレイン電極8とソース
電極9を陽極として化成装置に接続し、電解液に浸漬
し、液中に対向して配置してある陰極との間に電圧を印
加することにより、n+ a−Si層の電解酸化を行なうも
のである。
【0025】このような方法をとる場合、ドレイン電極
8とソース電極9は電解酸化によりバリア型の酸化皮膜
が形成可能な金属であることが必要で、アルミニウム
(Al)の使用が適当である。
【0026】すなわち、Alからなるドレイン電極8とソ
ース電極9を陽極として所定の直流電圧を印加すると、
Alは約14Å/Vの成長膜厚で抵抗率の高い酸化アルミニ
ウム(Al2O3)が成長し、電流が流れなくなるのに逆比例
して露出しているn+ a−Si層に電流が集中して電解酸
化が進行し、n+ a−Siを抵抗率の高い SiOx に変える
ものである。
【0027】また、乾式は酸素(O2) プラズマ中でドレ
イン電極8とソース電極9を陽極とし電界を加えて酸素
プラズマを陽極位置に導くことにより、露出しているn
+ a−Si層を低温で酸化させて抵抗率の高い SiOx に変
えるものである。
【0028】この場合、ドレイン電極8とソース電極9
は必ずしもAlで形成してある必要はなく、従来のように
Crでパターン形成れさていても差支えない。なお、この
ような電解酸化を行なう場合は露出しているドレイン電
極8とソース電極9も酸化されるが、この回路接続はレ
ジストで被覆してある部分を使用するか、或いは接続位
置の酸化物を除くことにより行なうことができる。
【0029】
【実施例】
実施例1:(電解液を用いた電解酸化, 図2関連) 厚さが1.1mm の硼珪酸ガラスよりなるガラス基板1の上
にスパッタ法を用いてCrを約1000Åの厚さに形成した
後、写真蝕刻を行ってゲート電極2をパターン形成した
後、プラズマCVD法によりSi3N4 よりなるゲート絶縁
膜3を約3000Åの厚さに形成した。(以上図2A) 次に、プラズマCVD法によりa−Si活性層4を約200
Åの厚さに、また、フォスフイン(PH3) を不純物として
+ a−Si層5を約700 Åの厚さに連続して層形成し、
パターン形成した。(以上同図B) 次に、Siを2%含むAl合金をスパッタ法により約4000Å
の厚さに形成した後、この金属層を写真蝕刻技術を用い
てパターン形成し、ドレイン電極8とソース電極9をパ
ターン形成しn+ a−Si層5を露出させた。(以上同図
C) 次に、ドレイン電極8, ソース電極9とn+ a−Si層5
を除いてレジストで被覆した後、基板上のドレイン電極
8を化成電源の陽極端子に回路接続し、陰極端子に回路
接続した白金(Pt)板を対極とし、0.04規定の亜硝酸カリ
(KNO3)を溶質とし、テトラヒドロフルフリルアルコール
(HOCH2C4H7O)を溶媒とする電解液を用いて電解酸化を行
ない、露出しているn+ a−Si層5を SiOx 層に変え
た。 実施例2:(O2プラズマ中の電解酸化,図3関連) 実施例1において、ドレイン電極とソース電極を形成す
る金属電極層を厚さ約1500ÅのCrを用いて形成した以外
は全く同様にしてゲート絶縁膜3の上にa−Si活性層4
とn+ a−Si層5を形成した。
【0030】次に、硝酸第2セリウムアンモン〔(NH4)2
Ce(NO3)6] と硝酸アンモン[(NH4)NO 3]および水(H2O) よ
りなるエッチャントを用いてゲート電極2の上部位置に
あるCr層を選択エッチングしてドレイン電極8とソース
電極9を形成すると共にn+a−Si層5を露出させた。
【0031】次に、電気的に導通しているドレイン電極
8, ソース電極9とn+ a−Si層5のうち、ドレイン電
極8を外部に回路接続して取り出し、この試料12を図3
に示すプラズマ電解酸化装置の化成電源13の陽極に繋が
るPt被覆を施した台座( ペデスタル)20の上におき、ド
レイン電極8を化成電源13の陽極に回路接続した。
【0032】こゝで、プラズマ電解酸化装置は石英製の
反応管14の上部に化成電源13の陰極に繋がるpt被覆のカ
ソード15があり、また、このカソード15を囲むようにし
て高周波コイル16が反応管14の外側に設けられており、
高周波電源17に回路接続されている。
【0033】また、反応管14の中にはO2ガスの給気管18
があり、一方、O2ガスは装置の基板側に設けた排気口19
より真空排気系により減圧排気するように構成さてい
る。かゝるプラズマ電解酸化装置を用い、給気管18より
O2を供給し、真空排気して反応管の内部を0.1 torrに保
った状態で、高周波電源17より13.56 MHzの電流を200
Wの電力で供給してO2プラズマを発生させると共に、化
成電源13を用い、台座20とカソード15の間に10〜100 V
を印加してO2プラズマを導き、露出しているn+ a−Si
層5を低温で SiOx 層に変えた。
【0034】
【発明の効果】本発明によれば、a−Si活性層を外気に
曝すことなくTFTの形成が行なわれるために、特性の
再現性が良好であり、また、陽極酸化によりn+ a−Si
層が精度よく絶縁化できるために、a−Si活性層の膜厚
制御性が良い。
【0035】また、製造面よりはTFTの製造に必要な
マスク数が二枚とすることも可能で工数を削減すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る逆スタッガ型TFTの原理図であ
る。
【図2】本発明に係る製造工程を示す断面図である。
【図3】プラズマ電解酸化装置の構成を示す断面図であ
る。
【図4】逆スタッガ型TFTの構成を示す断面図であ
る。
【符号の説明】
4 a−Si活性層 5 n+ a−Si層 7 金属電極層 8 ドレイン電極 9 ソース電極 10 エッチングストッパ層 11 SiOx 層 13 化成電源 14 反応管 15 カソード 16 高周波コイル 20 台座
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/316 T 7352−4M

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 耐熱性透明基板(1)の上にゲート電極
    (2)をパターン形成したる後、該基板(1)の上にゲ
    ート絶縁膜(3),a−Si活性層(4),n + a−Si層
    (5),金属電極層(7)と順次に層形成を行い、次
    に、前記のa−Si活性層(4)に達するまで、金属電極
    層(7)とn+ a−Si層(5)をエッチングして、ドレ
    イン電極(8)とソース電極(9)を形成する逆スタッ
    ガ型TFTの製造工程において、前記金属電極層(7)
    をn+ a−Si層(5)に達するまで選択エッチングし
    て、ドレイン電極(8)とソース電極(9)を形成した
    後、該ドレイン電極(8)とソース電極(9)を陽極と
    して陽極酸化を行い、露出しているn+ a−Si層(5)
    を絶縁層とすることを特徴とする逆スタッガ型TFTの
    製造方法。
  2. 【請求項2】 前記金属電極層(7)がAl合金よりな
    り、前記の陽極酸化を電解液を用いて行なうことを特徴
    とする請求項1記載の逆スタッガ型TFTの製造方法。
  3. 【請求項3】 前記n+ a−Si層(5)の陽極酸化を酸
    素プラズマにより行なうことを特徴とする請求項1記載
    の逆スタッガ型TFTの製造方法。
JP29623792A 1992-11-06 1992-11-06 逆スタッガ型tftの製造方法 Withdrawn JPH06151460A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0684199A3 (en) * 1994-05-23 1996-11-13 Hewlett Packard Co Positioning mechanism against two surfaces for a stack of sheets.
US6579749B2 (en) 1998-11-17 2003-06-17 Nec Corporation Fabrication method and fabrication apparatus for thin film transistor
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JP2011187859A (ja) * 2010-03-11 2011-09-22 Hitachi Displays Ltd 表示装置およびその製造方法

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