JPH06163581A - 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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JPH06163581A JP31889592A JP31889592A JPH06163581A JP H06163581 A JPH06163581 A JP H06163581A JP 31889592 A JP31889592 A JP 31889592A JP 31889592 A JP31889592 A JP 31889592A JP H06163581 A JPH06163581 A JP H06163581A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 製造時の歩留まりやスループットの低下の問
題を解消するとともに、投射型液晶表示装置などに用い
られるような場合の光リーク電流の問題を解消したTF
Tを提供する。 【構成】 半導体膜107自体のソース領域111およ
びドレイン領域115の少なくとも表面に不純物添加さ
れてオーミック接合部が直接形成されているので、従来
のような別体のオーミックコンタクト層(膜)を省略す
ることができる。これにより従来のオーミックコンタク
ト層での反射光に起因したTFT光リーク電流を解消す
ることができ、またオーミックコンタクト層の形成を省
略できることにより歩留まりやスループットを向上する
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本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】アモルファスシリコン薄膜トランジスタ
(以下、a−SiTFTと略称)は、アクティブマトリ
ックス型液晶表示装置のスイッチング素子や基板一体型
駆動回路としての用途に好適な素子として注目されてい
る。そしてa−SiTFTを用いたアクティブマトリッ
クス型液晶表示装置は、液晶テレビやOA機器の表示用
デバイスとしてはもちろん、投射型液晶表示装置、いわ
ゆる液晶プロジェクタに好適な表示デバイスとして用い
られる。
【0003】従来のa−SiTFTは通常、図15に示
すような構造に形成されており、透明絶縁性基板150
1と、絶縁性基板1501上に形成されたゲート電極1
503と、ゲート電極1503を被覆するように形成さ
れたゲート絶縁膜1505と、その上に、ソース領域1
507およびドレイン領域1509とそれらの間にチャ
ネル領域1511とが形成された半導体膜1513と、
ソース領域1507上およびドレイン領域1509上そ
れぞれに形成されたソース領域オーミック接合層151
5およびドレイン領域オーミック接合層1517と、ソ
ース領域オーミック接合層1515上に被着されてオー
ミック接合するソース電極1519およびドレイン領域
オーミック接合層1517上に被着されてオーミック接
合するソース電極1521と、半導体膜1513のチャ
ネル領域1523上を覆うように形成されたチャネル保
護膜1525とからその主要部が構成されている。
【0004】そして、特に光源からの強い光が入射され
る投射型液晶表示装置などに用いられる場合には、透明
絶縁性基板1501の裏面などにブラックマトリックス
と呼ばれる遮光膜が配設されており、a−SiTFTの
チャネル領域1523などへ入射しようとする光を遮断
して、a−SiTFTの光リーク電流の発生を抑えるよ
うにしている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、投射型
液晶表示装置の画素の微細化などによって液晶セルの内
部での反射光に起因した光リーク電流が問題となってい
る。特に上記のような構造のa−SiTFTにおいて
は、ソース配線やドレイン配線やオーミックコンタクト
層での反射光は、a−SiTFTのチャネル領域に位置
が近いだけに影響が大きく、TFTに光リーク電流が発
生してその動作が不正確になるという問題がある。
【0006】一方、そのTFTの製造方法については、
セルフアラインで形成することが望ましい。a−SiT
FTの構造および製造方法にはいくつかの方法がある
が、なかでもセルフアライン型のa−SiTFTは、他
の方式よりも以下に挙げる点で有利であることから注目
され広く活用されている。すなわち、 (1)ゲート電極とソース領域・ドレイン領域との間の
重なりによる付加容量の形成を避けることができる。
【0007】(2)製造時にゲート電極とソース領域・
ドレイン領域との間のアライメント(位置合わせ)が自
己整合的に行なわれるので、その厳しい位置合わせ精度
が必要なく製作しやすい。
【0008】(3)上記1、2の結果、液晶表示装置に
用いられる場合などにはゲート配線一本あたりの静電容
量を小さくでき、高速信号対応が可能となる。また位置
合わせにばらつきが少ないのでゲート電極とソース電極
との間の寄生容量(Cgs)のばらつきが少なくでき、大
面積な液晶表示装置を形成する場合にゲートパルスの画
素電極への突き抜けを一定にできるので、突き抜け電流
による表示不良などへの対策が容易となるという利点も
ある。
【0009】前記の図15に示したa−SiTFTも、
上記のようなセルフアライン型のa−SiTFTの一例
であり、裏面露光によりゲート電極上に残したポジレジ
ストの上にn型a−Si層、配線電極層をそれぞれCV
D法などにより堆積し、リフトオフ法などによりパター
ニングして製作したものである。また図16に示したa
−SiTFTは他の一例であり、イオン注入法でドーピ
ングしたn型a−Si層の上に、ソース電極・ドレイン
電極のAlなどの金属材料とa−Si膜との反応で形成
したシリサイド膜1601により裏打ちしたものであ
る。
【0010】a−SiTFTのソース領域・ドレイン領
域が形成されるn型a−Si層は、抵抗率が1012Ωcm
程度、膜厚 500オングストロームのシート抵抗は 2×10
7 Ω/□であり、かなり高い。そこで通常、a−SiT
FTでは、n型a−Si層はオーミックコンタクト層と
して用いており、このn型a−Si層の上に金属のよう
な導電体からなる配線電極層を被着して配線抵抗を下げ
ている。
【0011】しかしながら、n型a−Si層などからな
るオーミックコンタクト層を有するa−SiTFTにお
いては、チャネル保護膜をエッチング形成する際に用い
るレジストを裏面露光してパターニングする際に、オー
ミックコンタクト層の透光性が十分でないため、レジス
トの露光が不十分であったり、あるいは十分に露光させ
るために露光時間や現像の諸条件が厳しいものとなり、
製造時の歩留まりやスループットが低くなるという問題
がある。
【0012】また、オーミックコンタクト層と配線電極
層とをリフトオフ法によりパターニングする際に、リフ
トオフが不完全となり歩留まりが低くなるという問題も
ある。 その改善策として、シリサイドによる配線が提
案されているが、ごく表層で反応させると抵抗が不安定
となり、逆に厚く反応させると、薄いa−Siのチャネ
ル領域まで侵食してしまいTFTの特性劣化を引き起こ
すことが判明した。また、このような配線のシリサイド
化に伴なってオフ電流の増加も発生する場合があること
が判明した。このように、シリサイドによる配線も容易
ではないという問題がある。
【0013】本発明は、このような問題を解決するため
に成されたもので、その目的は、製造時の歩留まりやス
ループットの低下の問題を解消するとともに、投射型液
晶表示装置などに用いられるような場合のソース配線や
ドレイン配線やオーミックコンタクト層での反射光に起
因して発生するTFTの光リーク電流の問題を解消した
TFTを提供することにある。
【0014】
【課題を解決するための手段】本発明の薄膜トランジス
タは、透明絶縁性基板と、前記絶縁性基板上に形成され
たゲート電極と、前記ゲート電極を被覆するように形成
されたゲート絶縁膜と、不純物が添加されて少なくとも
表面にオーミック接合部が形成されたソース領域および
不純物が添加されて少なくとも表面にオーミック接合部
が形成されたドレイン領域と、前記ソース領域とドレイ
ン領域との間に形成されたチャネル領域とを有する半導
体膜と、透明導電膜から形成され前記ソース領域の表面
に被着されて該ソース領域の表面にオーミック接合する
ソース配線および透明導電膜から形成され前記ドレイン
領域の表面に被着されて該ドレイン領域の表面にオーミ
ック接合するドレイン配線とを具備することを特徴とし
ている。
【0015】また、本発明の薄膜トランジスタの製造方
法は、透明絶縁性基板の第1主面上にゲート電極を形成
する工程と、前記ゲート電極を被覆するようにゲート絶
縁膜を成膜する工程と、前記ゲート絶縁膜上に半導体膜
を形成する工程と、前記半導体膜上にチャネル保護膜を
形成する工程と、前記チャネル保護膜から露出した半導
体膜に不純物を添加して、少なくとも表面にオーミック
コンタクト部を有するソース領域およびドレイン領域を
形成するとともに前記チャネル保護膜で被覆された部分
の半導体膜をチャネル領域とする工程と、少なくとも前
記チャネル保護膜および前記ソース領域および前記ドレ
イン領域を覆うように透明導電膜を成膜する工程と、少
なくとも前記透明導電膜上にネガ型フォトレジストを成
膜する工程と、前記絶縁性基板の第2主面側から光を照
射して前記ネガ型フォトレジストを裏面露光しレジスト
パターンを形成する工程と、前記レジストパターンに基
づいて前記透明導電膜をパターニングして、前記ソース
領域の表面に被着されたソース配線および前記ドレイン
領域の表面に被着されたドレイン配線を形成する工程と
を具備することを特徴としている。
【0016】なお、前記のネガ型フォトレジストの露光
は、裏面露光だけを行なうのみには限定せず、例えばフ
ォトマスクを用いた表面からの露光をも併せて行なうよ
うにしてもよい。
【0017】
【作用】本発明の薄膜トランジスタ(TFT)において
は、半導体膜自体のソース領域およびドレイン領域の少
なくとも表面に不純物添加されてオーミック接合部が直
接形成されているので、従来は半導体膜上に別層で形成
されていたオーミックコンタクト層を省略することがで
きる。これにより、従来のようなオーミックコンタクト
層で反射する光に起因したTFTの光リーク電流を解消
することができる。しかもソース配線およびドレイン配
線を透明導電膜から形成しているので、ソース配線およ
びドレイン配線で光が反射することも避けることがで
き、その結果、反射光に起因したTFTの光リーク電流
を解消することができる。
【0018】また、オーミックコンタクト層を省略でき
るので、オーミックコンタクト層を形成する際の歩留ま
りやスループットの低下の問題を解消することができ
る。
【0019】また、ソース配線およびドレイン配線が透
明導電膜から形成されているので、オーミックコンタク
ト層を省略したことともあいまって、透明導電膜上に被
着したレジストに対して裏面露光を行なう際に光が透過
しやすくなり、製造時の歩留まりやスループットの低下
の問題を解消することができる。
【0020】
【実施例】以下、本発明に係る薄膜トランジスタ(TF
T)およびその製造方法の実施例を図面に基づいて詳細
に説明する。なお以下の実施例では、本発明のTFTの
特徴を判りやすくするために、投射型液晶表示装置に用
いられる場合について述べたものである。
【0021】(実施例1)透明ガラス基板101の上に
ゲート電極103が形成されている。ゲート電極103
は透光性の低い導体、例えばMo、Ta、Cr、Alお
よびその積層体や合金などから形成されている。この上
にゲート絶縁膜105、i層アモルファスシリコン膜か
らなる半導体膜107、チャネル保護膜109がこの順
に積層されている。そして半導体膜107のソース領域
111上には透明導電膜からなるソース配線113が、
またドレイン領域115上には透明導電膜からなるドレ
イン配線117が、それぞれ直接に被着している。これ
らソース領域111およびドレイン領域115は、それ
自体がオーミック接合の機能を有しており、それぞれそ
の表面でソース配線113、ドレイン配線117とのオ
ーミック接合されている。ソース領域111およびドレ
イン領域115は、チャネル領域119を残して半導体
膜107に不純物としてPがドーピングされて形成され
ている。そしてソース配線113は画素電極121と一
体形成されており、またドレイン配線117は信号線1
23に接続されている。
【0022】このように、本発明の薄膜トランジスタに
おいては、半導体膜107自体のソース領域111およ
びドレイン領域115の少なくとも表面に不純物添加さ
れてオーミック接合部が直接形成されているので、従来
は半導体膜107上に別層で形成されていたオーミック
コンタクト層を省略することができる。これにより、ソ
ース・ドレイン領域下のi層半導体で従来発生していた
光誘起のキャリアを減少あるいは解消させることがで
き、光リークの電流が減少する。さらに、従来のような
オーミックコンタクト層で反射する光に起因したTFT
の光リーク電流を解消することができる。しかもソース
配線113およびドレイン配線117は透明導電膜から
形成されるので透光性が高く光は通過するため、ソース
配線113およびドレイン配線117で光が反射するこ
とを避けることができ、反射光に起因したTFTの光リ
ーク電流を解消することができる。その結果TFTの光
リーク電流を約半分程度に低減できる。
【0023】また、オーミックコンタクト層を省略でき
ることにより、オーミックコンタクト層を形成する際の
歩留まりやスループットの低下の問題を解消することが
できる。
【0024】次に、本発明に係る薄膜トランジスタの製
造方法を説明する。図2、図3は、その製造工程を示す
図である。なお、図2、3の(a)〜(g)はその断面
図であり、(a´)〜(g´)はその平面図である。
【0025】まず、(a)に示すように透明ガラス基板
101の上にゲート電極103を形成する。ゲート電極
103は透光性の低い導体、例えばMo、Ta、Cr、
Alおよびその積層体や合金などから形成すればよい。
【0026】この上に、(b)に示すように、ゲート絶
縁膜105、i層アモルファスシリコン膜からなる半導
体膜107をこの順に積層する。ゲート絶縁膜105は
3500オングストロームのSiOx 膜と 500オングストロ
ームのSiNx 膜とを積層して形成し、また半導体膜1
07は 200〜 500オングストロームのi層アモルファス
シリコン膜から形成する。これらの各膜は、適宜に組成
や積層を変更してもよい。例えばゲート絶縁膜105は
SiNx の単層膜でもよく、Alの陽極酸化膜とSiN
x との積層でもよく、あるいはi層アモルファスシリコ
ンにわずかにBなどの不純物を添加してもよく、または
一部を結晶化してもよい。
【0027】そしてさらにSiOx 膜またはSiNx
を2000〜2500オングストローム程度成膜し、その上に全
面にレジストを塗布し、裏面露光でレジストをパターン
形成し、このレジスト125をマスクとして前記のSi
x 膜またはSiNx 膜をパターニングしてチャネル保
護膜109を形成する。このとき、i層アモルファスシ
リコンからなる半導体膜107は光吸収があるもののご
く薄いために光が透過して、レジストがゲート電極10
3の存在する部分を除いて露光される。本実施例では、
さらにフォトマスクを用いてマスク露光を行なって、走
査線127などの部分のレジストも感光させるようにし
ている。
【0028】続いて、(c)に示すように、チャネル保
護膜109をマスクとして半導体膜107に不純物とし
てPをドーピングする。ドーピングはフォスフィン(P
3)を含むガス(10%PH3 +H2 など)を放電分解
し、放電室と基板との間に印加した電圧でドーパントを
含むイオンを加速して注入した。加速電圧は20kV、ド
ーズ量は 5×1015/cm2 とした。本実施例では、放電
分解の際の放電は高周波放電(RF)あるいはバケット
型イオン源を用いることで、質量分離をしない方法でイ
オンを基板側へと照射したが、この他の放電方式を用い
てもよく、また質量分離を行なってもよい。またイオン
を加速して注入する方法以外にも、レーザ照射などによ
り拡散させるなどのドーピング方法でもよい。また、イ
オン注入やレーザ照射の際のエネルギによって一部が結
晶化しても構わない。また、不純物はPだけには限定せ
ず、この他にもBを用いてp型TFTとすることもでき
る。また、イオン注入の際の加速電圧やドーズ量など
も、ソース領域111およびドレイン領域115自体が
オーミック接合の機能を十分に有するように半導体膜1
07の膜厚や材料特質などにより適宜変更すればよい。
【0029】こうして半導体膜107にPをドーピング
してn型a−Siとした部分が、ソース領域111およ
びドレイン領域115となる。そしてこれらソース領域
111およびドレイン領域115の間に挟まれチャネル
保護膜109に被覆された領域がチャネル領域119と
なる。
【0030】次に、(d)に示すように、半導体膜10
7を所定のパターンにパターニングする。このとき、チ
ャネル保護膜109をいわゆるエッチングストッパーと
して用いて選択的に行なった。その半導体膜107のパ
ターン形状は、(d´)に示すように、チャネル保護膜
109からソース領域111およびドレイン領域115
が露出し、かつチャネル領域119はチャネル保護膜1
09よりも狭く、そのチャネル保護膜109に被覆され
ているようにした。なお半導体膜107の上にMoなど
の金属膜を堆積してからパターニングしてもよい。
【0031】続いて、図3(e)に示すように、このチ
ャネル保護膜109や半導体膜107などの上を覆うよ
うに透明導電膜129を堆積する。ここではITO(酸
化インジウム錫)を用いた。そしてこの上にネガ型レジ
ストを塗布して、裏面露光を行なう。ゲート電極103
が存在する部分を除いて、光が透明導電膜129および
TFT近傍の半導体膜107を透過してレジストに照射
されてその部分のレジストが感光し、現像されたときに
非露光部分が除去される。このようにパターン形成され
たレジスト131をマスクとして透明導電膜129をエ
ッチングによりパターニングする。続いて前記とは別の
レジストを塗布し、(f´)に示すようなTFT上部を
跨いで画素電極121に連なる形状にパターニングす
る。そしてこのレジスト133を用いて透明導電膜12
9をエッチングして(f)、ゲート電極103に対して
自己整合してなるドレイン配線117およびソース配線
113を形成するとともに、画素電極121を形成した
(g)。
【0032】なお信号線123の断線欠陥の低減を考慮
して透明導電膜129を信号線123下にも形成してい
るが、このようなパターンにはせずに、TFTの引き出
し部分のみに形成してもよい。また本実施例では透明導
電膜129の成膜前に形成された不透明な材料の上に透
明導電膜129を残すことはほどんど考えていないが、
例えば画素ごとの補助容量を形成する場合などでは、前
述のネガ形レジストの裏面露光の後、TFT部を覆うマ
スクパターンで表面から露光するなどして、裏面からの
光がゲート電極103により遮断される部分にもレジス
トパターンを形成することができる。または信号線12
3の材料で補助容量の上部電極を形成し画素電極121
と接続するようにすれば、上記のような別工程の露光を
不要とすることができる。またパターニングの順序とし
ては、前述とは逆に、まずレジストをマスク露光してレ
ジストパターンを形成し、TFTのチャネル幅方向のパ
ターンを規定し、次に裏面露光を行なってチャネル長方
向のパターンを規定するようにしてもよい。
【0033】続いて、ゲート電極103との接続をとる
ためのコンタクトホールなどをゲート絶縁膜105など
に穿設し、Mo/Al/Mo(Mo各 500オングストロ
ーム、al4000オングストローム)を積層しこれをパタ
ーニングして信号線123を形成する。この信号線12
3は他の材料から形成してもよいことは言うまでもな
い。またこの信号線123のパターンは、ソース配線1
13やドレイン配線117と重なり合って接合していれ
ばよく、パターンの重なりの範囲内でパターニングがず
れたとしてもTFTの性能にはさほど悪影響はないの
で、位置合わせ精度は厳しくせずとも構わない。あるい
は、配線抵抗などの問題がなければ、ドレイン配線11
7と信号線123とを同じITOのような透明導電膜か
ら一体形成してもよい。その場合には前記のMo/Al
/Moからなる信号線123を別体で形成する工程を省
略できるので好ましい。
【0034】そしてこの後、必要に応じてSiNx など
からなるパシベーション膜135を形成し、a−SiT
FTを完成する。
【0035】このように、従来の別体のオーミックコン
タクト層(膜)を省略しているので、オーミックコンタ
クト層を形成する際の歩留まりやスループットの低下の
問題を解消することができる。
【0036】また、ソース配線およびドレイン配線が透
明導電膜から形成されているので、オーミックコンタク
ト層を省略したことともあいまって、透明導電膜上に被
着したレジストに対して裏面露光を行なう際に光が透過
しやすくなり、製造時の歩留まりやスループットの低下
の問題を解消することができる。そしてこのような裏面
露光によりゲート電極103に対して自己整合でソース
配線113やドレイン配線117を形成しているので、
これらソース配線113およびドレイン配線117とソ
ース領域111およびドレイン領域115との位置合わ
せ精度の問題を解消してその製作が簡易におこなうこと
ができる。
【0037】また、透明導電膜129をソース領域11
1やドレイン領域115の上に直接堆積させており、半
導体膜107の膜厚を 100オングストローム以下に薄く
することもできる。そしてその場合には光照射によって
半導体膜107に生成するキャリアを少なくすることが
できるため、TFTの光リーク電流をさらに低減するこ
とができる。
【0038】(実施例2)上記の第1の実施例ではネガ
型フォトレジストを用いたが、化学増幅型レジストの一
種であるイメージリバーサルレジストを用いることもで
きる。この第2の実施例ではイメージリバーサルレジス
トとしてヘキストのAZ5214Eを用いた。 図4は、第
2の実施例を示す図てある。なお説明の簡潔化のため
に、第1の実施例と同一の部位は同一の符号を付して示
し、また第1の実施例とは異なる部分を中心に説明す
る。
【0039】前記の図2(d)に示す工程の後、図4
(a)に示すように透明導電膜129の上にイメージリ
バーサルレジスト201を塗布し、TFT上部を跨ぎ画
素電極121となるべき部分を含めたパターンのマスク
で露光して現像してイメージリバーサルレジスト201
をパターニングする。ここではポジレジストの性質を利
用しておりイメージリバーサルレジスト201のパター
ンのある部分が未露光である。
【0040】続いて図4(b)に示すように裏面露光を
行なう。ゲート電極103がある部分を除いて透明導電
膜129およびTFT近傍の半導体膜107を通してレ
ジストが感光する。そしてリバーサルベークを行なう
と、感光したレジスト内で発生した酸により架橋が起こ
って現像液に溶解しなくなる。そして全面フラッド露光
し現像することで、ゲート電極103上の裏面露光時の
未露光部が溶解してレジストが除去される。このような
工程を経てTFTのゲート電極103に自己整合してな
るソース配線113およびドレイン配線117と、画素
電極121とを透明導電膜129から形成するレジスト
パターン203が得られる。そしてこのレジストパター
ン203をマスクとして透明導電膜129をエッチング
してソース配線113およびドレイン配線117を形成
する。
【0041】このようにすれば、レジスト塗布、透明導
電膜129のエッチング、レジスト剥離が一度で済むた
め、工程の簡略化が図れる。
【0042】(実施例3)上記実施例では、ソース配線
113およびドレイン配線117と画素電極121とを
同時に形成する場合を示したが、これらは別の工程で別
体で形成してもよい。この場合ではドレイン配線117
と画素電極121との間は接続配線301で接続されて
いる。このような第3の実施例を図5に示す。図5
(a)はその平面図、(b)はその断面図である。
【0043】この第3の実施例では、ソース配線113
およびドレイン配線117はTiNから形成したもの
で、膜厚は 100〜 500オングストロームとした。これら
はそれぞれソース接続電極301、信号線123に接続
されている。前述した図2(c)の工程の後、上記のT
iNをスパッタで堆積した後、ネガ型レジストを塗布し
て裏面露光して形成したパターンをマスクとして用いて
TiNをエッチングしてから、半導体膜107を島状に
パターニングする。この場合には、半導体膜107がほ
ぼ全面に残っている段階で行なうため、露光時間をどの
位置でも同一にできることから、ネガ型レジストの裏面
露光の工程でのレジストパターンの高精度な制御が簡易
に行なえるという利点があるので好ましい。特に、チャ
ネル保護膜109に僅かにオーバーラップさせることが
簡易にできる。
【0044】なお、透明導電膜129としては、TiN
のような色のついた膜でもよく、あるいは通常の配線層
に用いられる金属膜やシリサイド膜などでも50〜 100オ
ングストローム程度の極めて薄い膜にすれば、透光性が
十分なので裏面露光に用いることができる。このような
透明導電膜129の材料としては、配線部の抵抗がTF
Tのオン時のチャネル抵抗より小さければよく、この他
にも例えばゲルマニウムやその合金などでもよい。
【0045】(実施例4)この第4の実施例は、透明導
電膜129の堆積前に半導体膜107の表面に極めて薄
いシリサイド膜401を形成したものである。これを図
6に示す。なお金属とシリコンとの反応層のことをここ
ではシリサイドと呼ぶことにする。このシリサイド膜4
01は、例えば以下のようにして形成する。前述の図2
(c)の工程の後、半導体膜107の表面を希弗酸処理
して自然酸化膜などを除去した後、その上にMo、T
a、Ti、Ni、Wなどの金属または合金などを堆積す
る。必要に応じてアニールを行ない反応を促進させる。
そして形成されたシリサイド部分を残してその他の金属
膜を除去し、シリサイド膜401を得る。このシリサイ
ド膜401により透明導電膜129と半導体膜107と
を密着性よく確実に着膜できるので、膜剥がれなどの欠
陥を低減することができるという利点がある。なお、こ
のシリサイド膜401は極めて薄い場合、抵抗値が不安
定になる恐れがあるが、基本的な配線は透明導電膜12
9で行なっておりまた極めて薄いことから、その直列抵
抗は悪影響があるほどには増加しない。またITOとa
−Siとを直接接触させると、その界面は 300℃以上の
高温になると相互に反応して接触抵抗が増加する場合が
あるが、シリサイド膜401を介挿することで前記のよ
うな接触抵抗の増加を防ぐことができるという利点があ
る。
【0046】(実施例5)この第5の実施例は、第4の
実施例で用いたシリサイド膜401を用いるとともに、
その上に無電解めっきによりソース配線113およびド
レイン配線117を被着させたものである。この無電解
めっき膜501は十分な透光性を有するように形成され
ている。
【0047】半導体膜107の上に図7(a)に示すよ
うにシリサイド膜401を形成し、基板全体を無電解め
っき液に漬けてチャネル保護膜109を除く部分に無電
解めっき膜501を被着させる(b)。
【0048】このとき、チャネル保護膜109には被着
させないで半導体膜107にシリサイド膜401を介し
て選択的に無電解めっき膜501を被着させるために、
シリサイド膜401が効果を発揮する。まためっきの付
着強度が向上するという効果もある。またMoやTiの
ような金属からなるシリサイド膜401を用いることに
より、無電解めっき膜501が半導体膜107のSiと
反応することを防ぐことができるので、Niなどの比較
的低温でシリサイドが成長するめっき材料を用いる場合
に特に有効である。
【0049】本実施例ではめっき材料としてNiを主成
分とした無電解めっき液を用いて、約 500オングストロ
ームの厚さに形成した。より詳しくは、その無電解めっ
き液として硫酸ニッケルに還元剤としてジメチルアミン
ボラン(DMAB)を添加し、ピロリン酸とアンモニア
でアルカリ性にしたものを用いた。あるいは硫酸ニッケ
ルまたは塩化ニッケルに還元剤としてヒドラジンまたは
次亜燐酸カリウムを用い、エチレンジアミンを添加した
したものを用いてもよい。めっき液はこの他にも種々変
更することができる。めっき材料もNiの他にもCo、
Cu、貴金属、Mo、Tiなどでもよい。そしてめっき
の諸条件を変更してソース配線113およびドレイン配
線117の膜厚を制御し、配線抵抗が低く光透過性も良
好なものとすればよい。
【0050】そして無電解めっき膜501およびシリサ
イド膜401および半導体膜107をレジスト503を
マスクとして用いてエッチングして所定のパターンを形
成し、その後はソース、ドレインそれぞれの電極部分の
無電解めっき膜501上にソース接続電極301、信号
線123を各々配設し、上記の各実施例と同様にパシベ
ーション膜135を形成するなどしてa−SiTFTを
得る。
【0051】このように第5の実施例では、半導体膜1
07のソース領域111およびドレイン領域115の上
に、それぞれシリサイド膜401を介して無電解めっき
により自己整合的にソース配線113およびドレイン配
線117を被着させることができ、また裏面露光ができ
るので、製造工程を簡易にすることができ、製造コスト
の低廉化が実現できる。また、無電解めっきにより配線
を形成しているので、半導体膜107の膜厚を薄くして
も配線層の金属との反応による侵食を避けることができ
るので、接合面での抵抗や界面特性の低劣化を防ぐこと
ができる。
【0052】なお、無電解めっき膜501の上にさらに
Moのような金属膜を被着させ、その金属膜とともにパ
ターニングしてソース配線113およびドレイン配線1
17を形成してもよい。また、無電解めっき膜501に
Pを含めるとn型半導体とのコンタクト抵抗がさらに改
善され、Bを含めるとp型半導体とのコンタクト抵抗が
さらに改善されるので、半導体膜107の材質によりP
またはBを使い分けて含めるようにすれば、コンタクト
抵抗をさらに改善することができる。
【0053】また、本実施例ではシリサイド膜401を
用いたが、めっき液も含めてめっき工程の制御が若干難
しくなるがシリサイド膜401を省略しても、ドープ後
の半導体膜107とチャネル保護膜109との間で選択
的な膜成長が可能であることを本発明者らは確認してい
る。このようにシリサイド膜401を省略すれば工程の
さらなる簡易化が可能である。またシリサイド膜401
およびドープ後の半導体膜107を通した電解めっきを
行なうこともできる。
【0054】(実施例6)この第6の実施例では、ソー
ス配線113およびドレイン配線117をリフトオフ法
で形成する場合の一実施例である。図8はその製造工程
を示す図である。前述の図2(b)でチャネル保護膜1
09の上にさらに膜厚1000〜2000オングストロームのI
TOからなる透明膜601を堆積し、その上に図8
(a)に示すようにレジスト603を塗布して裏面露光
を行ないレジストパターンを形成し、これをマスクとし
て透明膜601をエッチングしさらにチャネル保護膜1
09をエッチングすると、図8(b)に示すようにチャ
ネル保護膜109の方が透明膜601よりも内側にな
る。ここでプラズマドーピングを行なってソース領域1
11、ドレイン領域115を形成する。そしてこの上に
透明導電膜129としてTaを 100〜 500オングストロ
ームに薄く堆積する(c)。この透明導電膜129とし
ては、Taの他にも薄いTiやCrなども用いることが
できる。
【0055】そして透明膜601をエッチング除去する
と、チャネル保護膜109上の透明導電膜129がリフ
トオフされて、TFTのソース領域111およびドレイ
ン領域115の上に透明導電膜129が残る。そして透
明導電膜129、半導体膜107をパターニングしてソ
ース配線113、ドレイン配線117などを形成し、他
の実施例と同様にしてTFTを完成する。
【0056】このようにリフトオフ法を用いて製作する
こともできる。この場合、ドーピングの際にチャネル保
護膜109の上に透明膜601が存在するので、プラズ
マドーピングでドーパント以外の軽い例えば水素イオン
などが深く注入されてしまうのを抑えることができ、T
FT特性が向上することがわかった。
【0057】また、チャネル保護膜109に重いイオン
が注入されて欠陥が発生することを防ぐこともできる。
このような効果はITO膜の他にもTi酸化膜などの絶
縁膜や裏面露光後に残るレジストパターンなどでも同様
である。特にITO膜は、それを構成しているIn、S
nが重い原子であるためにイオン阻止能力が高いことな
どにより、ドーピング時のチャージアップを防ぐことが
できるので好ましい。このようなドーピングマスクは他
の実施例においても用いてもよいことは言うまでもな
い。また、プラズマドーピングはイオンの入射角および
一度に投入できる範囲が広いので、この実施例の図8
(b)に示すようにチャネル保護膜109の上に透明膜
601がオーバーハングを有して重なっていても、その
オーバーハングの悪影響はないので半導体膜107に対
して良好にイオン注入ができる。あるいはさらに基板を
回転させたり斜めに配置したり、再度エッチングしてオ
ーバーハングを除去してもよい。
【0058】(実施例7)図9、図10は第7の実施例
を示す図である。図2(a)、(b)で示した工程に引
き続き、本実施例では図9(a)に示すようにチャネル
保護膜109をマスクとして不純物をドーピングして不
純物の高い半導体膜107を形成する。ドーピングの方
法は、前述の実施例で述べたようなプラズマドーピング
でもよく、あるいはその他の方法でもよい。第1の実施
例で述べたような方法を用いることができる。次に、半
導体膜107の表面を洗浄し表面酸化膜を除去した後、
図9(b)に示すように、金属膜701を堆積する。こ
こでは金属膜701の材料としてMoを用いたが、その
他にも、Ti、Cr、Ni、Pdなどの金属や、WとM
oとの合金など、半導体と反応して導電体を形成する材
料などを用いてもよい。この合金としては、Co、N
i、Pdのような低温でシリサイドを形成する材料とM
o、Taのような低温ではシリサイドを形成し難い高融
点金属との合金を用いればよい。このような金属膜70
1と半導体膜107との界面に薄いシリサイド膜401
が形成される。ごく薄い50オングストローム程度のNi
やPdなど低温でシリサイドが成長する材料とMo、T
aなどシリサイド成長が進まない高融点金属系の材料と
の積層膜を用いると、得られるシリサイド膜401の抵
抗が比較的安定し、かつ半導体膜107を大きく侵食す
ることなくシリサイド膜401を形成できるので好まし
い。また、 200〜 300℃でアニールしてもよい。本実施
例の場合、その膜厚が50〜 200オングストロームでシー
ト抵抗が103 〜106 Ω/□であった。
【0059】続いてフォトリソグラフィなどにより金属
膜701、半導体膜107、シリサイド膜401をパタ
ーニングする(c)。このときTFT部分のパターンは
チャネル保護膜109のパターンをチャネル練る幅方向
で内側になるように形成する。そしてエッチングてはチ
ャネル保護膜109との間で選択的なエッチングを行な
った。すなわち、パターニングされた金属膜701など
のパターンからはみ出したチャネル保護膜109の部分
は半導体膜107のマスクとして残り、図9(c'')に
示すように半導体膜107がチャネル保護膜109と同
じかやや内側に位置するように残っている。このように
することにより、半導体膜107の側壁が後工程での電
極形成時に金属と接触する面積を大きくすることを避け
ることができる。また特にチャネル保護膜109の端よ
り内側に側壁を設けることにより電極が半導体膜107
の側壁になるべく付着しないようにすることができる。
【0060】続いて、図10(d)に示すように、残っ
ていた金属膜701を除去し、パターニングされた半導
体膜107の側壁を酸化して、次に形成する配線材料と
反応しないように処理した。そして画素電極121を形
成し、Mo/Al積層膜から信号線123およびソース
接続電極301を形成する。配線材料はこの他にもTi
/Alなど他の材料でもよい。半導体膜107の側壁の
酸化は、酸素を含む環境でアニールしたり、酸素プラズ
マにさらすなどして得られる程度の弱いものでも効果が
十分であることを確認している。そしてその酸化された
部分には窒素や炭素などが含まれていてもよい。または
ポリシラン、OCDなどの液に漬けて側壁にシリサイド
反応を抑える物質を残すようにしてもよい。この結果、
本実施例では、半導体膜107の前記の側壁と信号線1
23などの配線金属膜との間の反応に起因して発生する
リーク電流の増加を防ぐことができる。これはアクティ
ブマトリックス型液晶表示装置に用いるようなTFTに
とっては、特に液晶表示装置の表示品位の向上に対して
重要となる効果である。これにより液晶印加電圧の保持
期間中の減衰を防ぐことができるからである。
【0061】その後、他の実施例と同様にパシベーショ
ン膜135などを形成してTFTとして完成する。ある
いはパシベーション膜135は省略する場合もある。
【0062】なお、図10(e)においてソース配線1
13、ドレイン配線117をチャネル保護膜109に重
なるようにまで延伸させたパターンに形成してもよい。
このようにより広い面積で配線とシリサイド膜401と
を接触させておくと、シリサイド膜401の抵抗が不安
定で高くなっても必要な電流は確保できるので望まし
い。
【0063】また、半導体膜107に不純物をドーピン
グしてソース領域111、ドレイン領域115を形成し
たが、不純物を含む半導体膜107をCVDなどで堆積
し、ネガ型レジストを塗布し裏面露光してゲートの上の
レジストを除去したパターンを得て、これをマスクに用
いて成膜した不純物を含む半導体膜107をエッチング
して形成することなども可能である。この場合も半導体
膜107の側壁を上記のように処理すればよい。
【0064】(実施例8)この第8の実施例は、第1の
実施例の変型例で、ブラックマトリクス801をフォト
リソグラフィ工程におけるセルフアラインマスクとして
兼用した場合を示す。またこのブラックマトリクス80
1に 1水平走査時間ごとに一定の電圧を印加して補助容
量の電極としても兼用している。
【0065】図11(a)に示すように、ブラックマト
リクス801はゲート絶縁膜105の下層にゲート電極
103と同じ膜から形成されている。そして透明導電膜
129を成膜し、これにレジストを被着させて裏面露光
を行なう際にこのブラックマトリクス801がマスクと
なり、画素電極121の外縁部を規定するレジストパタ
ーン803が形成される。さらに図11(b)に示すよ
うに、フォトマスクを用いてレジストをパターニング
し、フォトリソグラフィにより不要な部分を除去して、
画素電極121、ソース配線113およびドレイン配線
117を形成する。そして信号線123やパシベーショ
ン膜135等を形成して、TFTを完成する(c)。
【0066】このようにブラックマトリクス801を画
素電極121などのセルフアラインマスクとして兼用し
ているので、位置合わせの際のパターンずれをリカバー
するためのブラックマトリクス801と画素電極121
とのオーバーラップが不要となり液晶表示装置の画素の
開口率を向上することができる。またセルフアラインに
より工程の簡略化が図れるので、TFTの製造工程の簡
易化ともあいまって製造コストの低廉化をさらに効果的
に実現できるので望ましい。
【0067】なお、ブラックマトリクス801のコーナ
ー(角)部分では裏面露光の際に若干露光量が少なくな
って画素電極121の端の形状が狭くなり、その部分近
傍のディスクリネーションを隠しきれなくなるので、対
向基板側に別のブラックマトリクスを設けたり、あるい
はブラックマトリクス801のコーナー部分の形状を丸
くしたりしてもよい。
【0068】(実施例9)図12は、第9の実施例を示
す図である。この実施例では、ゲート電極103の下に
絶縁膜901を介して遮光膜としての金属などからなる
ブラックマトリクス801を形成している。そしてブラ
ックマトリクス801のパターンはゲート電極103
(およびチャネル領域119)の下を横切るような形に
パターニングされている。このようにブラックマトリク
ス801を形成することにより、画素電極121との間
で絶縁膜901を介して補助容量を形成できるので好ま
しい。またゲート電極103や走査線127や信号線1
23などと画素電極121との短絡不良などを避けるこ
とができるので好ましい。またさらにブラックマトリク
ス801は静電シールドとして働くので、前記の各種配
線と画素電極121との間の寄生容量を低減できるので
好ましい。ブラックマトリクス801の形状はこの図1
2に示すような形状だけでなく、例えばTFTが走査線
127を跨ぐように形成されたものの場合などにも適用
することができる。
【0069】なお、本実施例の製造プロセスは、ブラッ
クマトリクス801とゲート電極103の形成プロセス
を別け、またその層間に絶縁膜901を形成する工程を
付加するだけで、その他は前述の第1の実施例等と同様
に透明導電膜129をネガ型レジストを用いて裏面露光
してエッチング法によりパターニングして、ソース配線
113、ドレイン配線117、画素電極121を同プロ
セスで形成するものである。したがって、前述の実施例
と同様に製造工程の簡略化、画素開口率の向上などが実
現できる。
【0070】(実施例10)図13、図14は第10の
実施例を示す図である。この第10の実施例では、シリ
サイド膜1003をチャネル保護膜109から少し距離
をおいて配置している。
【0071】実施例1等のようにゲート電極103、半
導体膜107、チャネル保護膜109を形成する前の絶
縁膜を積層し、ポジレジストを塗布して裏面露光および
マスクパターンを用いた表面からの露光の 2重露光によ
りパターン形成する。そしてチャネル保護膜109とし
てはプラズマCVD法などによるSiNx 膜を用い、ゲ
ート絶縁膜105としてはSiOx /SiNx 積層膜と
した。続いてチャネル保護膜109をエッチングにより
形成し、レジストを剥離する。
【0072】続いて、露出している半導体膜107の表
面を洗浄して表面酸化膜を除去した後、金属膜1001
を堆積する。ここでは金属膜1001としてはMoを用
いたが、その他にも複数の膜を堆積した積層膜や、C
r、Ni、Pdなどの金属とWとMoとの合金など、半
導体膜107と反応していわゆるシリサイドを形成する
材料を用いることができる。この合金としては、Co、
Ni、Pdのような低温でシリサイドを形成する材料と
Mo、Taのような低温ではシリサイドを形成し難い高
融点金属との合金を用いることができる。このような合
金を用いれば上記の金属膜1001に相当する膜の成膜
工程が簡易化できるので好ましい。
【0073】そして、図13(a)に示すように、半導
体膜107と金属膜1001との界面に薄いシリサイド
膜1003(反応層)を形成する。また 200〜 300℃で
アニールしてもよい。このようにして得たシリサイド膜
1003は、金属膜1001として本実施例のMoを用
いた場合では膜厚が50〜 200オングストロームでシート
抵抗値が1013〜1016Ω/□であった。
【0074】次に、図13(b)に示すように、反応し
なかった残りの金属膜1001を除去してシリサイド膜
1003を露出させ、チャネル保護膜109をわずかに
エッチングする。するとその形成時より全体的に内側に
パターンの端が移動する。したがってチャネル保護膜1
09とシリサイド膜1003とは少し距離をおいて配置
された状態になる。ここでシリサイド膜1003を通し
て半導体膜107にドーピングを行ない不純物濃度の高
いソース領域111、ドレイン領域115を形成する。
この結果、シリサイド膜1003の端部よりも内側まで
ドーピングされた不純物濃度の高い領域を形成できる。
本実施例ではシリサイド膜1003が上層に被覆されて
いない半導体膜107の不純物濃度の高い領域の長さは
200〜1000オングストロームであった。ドーピングの方
法は、既述の実施例のようなプラズマドーピングを用い
れば大面積にわたって一度に処理できるので好ましい
が、その他の方法を用いてもよい。
【0075】続いて図13(c)に示すようにレジスト
1005を用いて半導体膜107およびシリサイド膜1
003をエッチングしてパターン形成する。このパター
ニングされたシリサイド膜1003がソース配線11
3、ドレイン配線117となる。このパターニングは第
7の実施例等と同様に行なうことができる。そして画素
電極121を形成し(d)、さらにコンタクトホールな
どを形成した後、ソース接続電極301、信号線123
などを形成する(e)。このソース配線113などの配
線層の材料としては、本実施例ではTi/Al/Mo
(またはTi)の積層膜を用いたが、この他にもMo/
Alなどを用いてもよい。この配線層の堆積の前処理と
してシリサイド反応が起こりにくいものを選択する。そ
してその方法は第7の実施例と同様である。また、n層
の上にはシリサイドができにくいTiなどの材料を配線
層の材料として用いてもよい。
【0076】そして他の実施例と同様にパシベーション
膜135などを形成するなどしてTFTを完成する。
【0077】従来のようなシリサイド膜401がチャネ
ル保護膜109まで接しているTFTでは、チャネル保
護膜109からはみ出したチャネル領域119とシリサ
イド膜401とが直接接触する、あるいはシリサイド膜
401からチャネル領域119へと、十分なオーミック
コンタクトを経由しないで電流が流れてしまいオフ電流
が上昇してしまうという欠陥が発生するという問題があ
った。しかし本実施例のようにすれば、不純物ドープさ
れた半導体膜107のチャネル領域119はシリサイド
膜401に直接接触することがなくなり、また電流経路
はシリサイド膜401やオーミックコンタクト部分が形
成されたドレイン領域115の表面やソース領域111
の表面を介してチャネル領域119に流れるようになる
ので、オフ電流の上昇を抑えることができる。
【0078】特にゲート電圧がオフ方向(nチャネルT
FTでは負電圧)になる場合に、オン時のキャリアとは
極性が逆のキャリア(nチャネルTFTではホール)が
チャネル領域119に誘起されソース領域111に流れ
込むことによりリーク電流が流れることを抑制すること
ができることを確認した。この効果はシリサイド膜40
1、半導体膜107のチャネル領域119、ソース領域
111、ドレイン領域115などの各部分の配置関係で
得られるものであり、この第10の実施例の他の実施例
で示した場合についても上記のような本実施例の技術を
適用することができる。
【0079】
【発明の効果】以上、詳細な説明で明示したように、本
発明によれば、製造時の歩留まりやスループットの低下
の問題を解消するとともに、投射型液晶表示装置などに
用いられるような場合のソース配線やドレイン配線やオ
ーミックコンタクト層での反射光に起因して発生するa
−SiTFTの光リーク電流の問題を解消したTFTを
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例のTFTの構造を示す
図。
【図2】本発明の第1の実施例のTFTの製造工程を示
す図。
【図3】本発明の第1の実施例のTFTの製造工程を示
す図。
【図4】本発明の第2の実施例のTFTの製造工程を示
す図。
【図5】本発明の第3の実施例のTFTの構造を示す
図。
【図6】本発明の第4の実施例のTFTの構造を示す
図。
【図7】本発明の第5の実施例のTFTの製造工程を示
す図。
【図8】本発明の第6の実施例のTFTの製造工程を示
す図。
【図9】本発明の第7の実施例のTFTの製造工程を示
す図。
【図10】本発明の第7の実施例のTFTの製造工程を
示す図。
【図11】本発明の第8の実施例のTFTの製造工程を
示す図。
【図12】本発明の第9の実施例のTFTの構造を示す
図。
【図13】本発明の第10の実施例のTFTの製造工程
を示す図。
【図14】本発明の第10の実施例のTFTの製造工程
を示す図。
【図15】従来のTFTの構造を示す図。
【図16】従来のシリサイド膜を用いたTFTの構造を
示す図。
【符号の説明】
101…透明ガラス基板、103…ゲート電極、105
…ゲート絶縁膜、107…半導体膜、109…チャネル
保護膜、111…ソース領域、113…ソース配線、1
15…ドレイン領域、117…ドレイン配線、119…
チャネル領域、121…画素電極、123…信号線、4
01…シリサイド膜

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 透明絶縁性基板と、 前記絶縁性基板上に形成されたゲート電極と、 前記ゲート電極を被覆するように形成されたゲート絶縁
    膜と、 不純物が添加されて少なくとも表面にオーミック接合部
    が形成されたソース領域および不純物が添加されて少な
    くとも表面にオーミック接合部が形成されたドレイン領
    域と、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間に形成
    されたチャネル領域とを有する半導体膜と、 透明導電膜から形成され前記ソース領域の表面に被着さ
    れて該ソース領域の表面にオーミック接合するソース配
    線および透明導電膜から形成され前記ドレイン領域の表
    面に被着されて該ドレイン領域の表面にオーミック接合
    するドレイン配線とを具備することを特徴とする薄膜ト
    ランジスタ。
  2. 【請求項2】 透明絶縁性基板の第1主面上にゲート電
    極を形成する工程と、 前記ゲート電極を被覆するよう
    にゲート絶縁膜を成膜する工程と、 前記ゲート絶縁膜上に半導体膜を形成する工程と、 前記半導体膜上にチャネル保護膜を形成する工程と、 前記チャネル保護膜から露出した半導体膜に不純物を添
    加して、少なくとも表面にオーミックコンタクト部を有
    するソース領域およびドレイン領域を形成するとともに
    前記チャネル保護膜で被覆された部分の半導体膜をチャ
    ネル領域とする工程と、 少なくとも前記チャネル保護膜および前記ソース領域お
    よび前記ドレイン領域を覆うように透明導電膜を成膜す
    る工程と、 少なくとも前記透明導電膜上にネガ型フォトレジストを
    成膜する工程と、 前記絶縁性基板の第2主面側から光を照射して前記ネガ
    型フォトレジストを裏面露光しレジストパターンを形成
    する工程と、 前記レジストパターンに基づいて前記透明導電膜をパタ
    ーニングして、前記ソース領域の表面に被着されたソー
    ス配線および前記ドレイン領域の表面に被着されたドレ
    イン配線を形成する工程とを具備することを特徴とする
    薄膜トランジスタの製造方法。
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