JPH07101742B2 - 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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JPH07101742B2
JPH07101742B2 JP60075201A JP7520185A JPH07101742B2 JP H07101742 B2 JPH07101742 B2 JP H07101742B2 JP 60075201 A JP60075201 A JP 60075201A JP 7520185 A JP7520185 A JP 7520185A JP H07101742 B2 JPH07101742 B2 JP H07101742B2
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悟 川井
安宏 那須
健一 梁井
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
    • H01L29/786Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 本発明は薄膜トランジスタの製造時における電極膜のリ
フトオフ残りの発生を防止するためのもので、2層のレ
ジスト膜構成を採用してリフトオフ工程時のレジスト断
面形状を制御し、電極短絡、信頼性低下の原因となる電
極膜のリフトオフ残りの発生の防止を可能としている。
〔産業上の利用分野〕
本発明は薄膜トランジスタ(TFT)の製造方法に係り、
特にゲート電極とソース電極及びドレイン電極の位置整
合を自己整合裏面露光とリフトオフで行うのに適したレ
ジスト膜構成に特徴を有する薄膜トランジスタの製造方
法に関する。
〔従来の技術〕
TFT製造時に電極膜リフトオフ残りが発生すると、電極
短絡、信頼性低下の原因となる。従つて、この電極膜リ
フトオフ残りが発生しない対策をとることが重要な課題
となる。
従来の単層レジスト膜を用いたセルフアライメント(自
己整合)裏面露光法による逆スタガード型TFTの製造工
程を第5図に示す。
TFTの製造に際しては、まず第5図(a)に示すよう
に、表面にゲート電極1がパターニング形成された基板
2上にSiNの絶縁体層3とa−Siの半導体層4を全面形
成し、その上をポジ型のレジスト5で被覆した後、基板
2の裏面よりゲート電極1をマスクとして矢印線で示す
ように露光を行う。次にこれを現像すると、第5図
(b)に示すようにゲートパターン上にのみレジスト
5′が残る。この状態でのレジスト5′の断面形状は、
現像液による感光されたレジストの除去が上面から進行
しかつレジスト内での光の回折効果もあるために第5図
(b)のように端面に傾斜がついたものとなる。従つ
て、次工程で第5図(c)に示すように表面にソース用
電極膜及びドレイン用電極膜6を形成してリフトオフを
行う際に、レジスト5′の端面に堆積した電極膜が第5
図(d)に示すように一部残される。7はこのリフトオ
フ時に残された電極膜の一部である。
このように、従来の方法では、リフトオフ時にソース用
電極膜及びドレイン用電極膜の一部が残されてしまい、
レジスト5′の端面の傾斜がさらになだからになると、
レジストが電極膜で完全に被われるためにリフトオフが
行えなくなる。また、そこまで行かなくとも、電極膜の
一部が第5図(d)に示すように残されると、次の層間
絶縁膜やパシベーシヨン膜の形成工程で均一な被覆が行
われず、層間の電極短絡や信頼性低下の原因となる。
〔発明が解決しようとする課題〕
本発明の目的は薄膜トランジスタの製造時における信頼
性低下の原因となる電極膜のリフトオフ残りの発生を防
止した薄膜トランジスタの製造方法を提供することにあ
る。
〔課題を解決するための手段〕
本発明は第1図に例示したように2層のレジスト膜(感
光性樹脂)構成を採用している。第1のレジスト膜は、
第1図(a)に示すように形成されて基板表面側からあ
らかじめ全面露光され、その後その上に第1図(b)に
示すように第2のレジスト膜が形成されて基板裏面側か
ら露光される。上部電極形成はこの2層の感光性樹脂膜
を用いて行われる。
本発明の構成は以下に示す通りである。即ち、透光性絶
縁性基板上に少なくとも透光性の絶縁性薄膜を含む膜を
介在して不透光性の下部電極と上部電極が位置合せされ
て配置される薄膜トランジスタの製造方法であって、 前記基板上に、少なくとも、パターニングされた前記下
部電極と、前記下部電極を覆い、前記不透光性の下部電
極と上部電極との間に介在する、絶縁体薄膜を含む前記
膜とを、少なくとも形成する工程と、 下部電極と上部電極との間に介在する前記膜上に、ポジ
型の第1の感光性樹脂膜を形成し、前記基板の表面側か
ら適正露光量以下の光エネルギーにより全面露光する工
程と、 全面露光された前記第1の感光性樹脂膜上に、ポジ型の
第2の感光性樹脂膜を形成し、前記下部電極をマスクと
して前記基板の裏面側から、前記第1の感光性樹脂膜お
よび第2の感光性樹脂膜を自己整合的に露光する工程
と、 前記第1の感光性樹脂膜および第2の感光性樹脂膜の被
露光部を除去し、その後残存させた感光樹脂膜を用いて
上部電極をリフトオフ法により形成する工程と、 を備えることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法
としての構成を有する。
或いはまた、第2の感光性樹脂膜が第1の感光性樹脂膜
より小さな膜厚で形成された薄膜トランジスタの製造方
法としての構成を有する。
〔作用〕
上記工程の採用により、第1のレジスト膜が第2のレジ
スト膜より感光を進行させた状態が実現され、その後現
像を行う際に第1のレジスト膜の溶解速度が促進される
ので、残つた第1のレジスト膜の断面形状が第1図
(d)に示すように逆テーパ状となる。従つて、その後
ソース用電極膜及びドレイン用電極膜を形成してリフト
オフを行う際に、第1図(e)に示すように電極膜のリ
フトオフ残りが発生しない良好なリフトオフパターニン
グを行うことが可能になる。本発明のように一層目のレ
ジスト膜(第1のレジスト膜)の全面をあらかじめ完全
な露光ではなく感光性を残した状態にしておくと、マス
クのパターンにそって進行していく光から生じる散乱光
などパターンから逸れた光は、感光性の残ったレジスト
膜に吸収されレジスト剤を完全に露光するためのエネル
ギーとして使われるために、二層目のレジスト膜(第2
のレジスト膜)のパターン形成のための露光には関与す
ることはない。それどころか、マスクの上部にあるレジ
スト膜をさらに露光する作用があるため、オーバーハン
グ形状を形成することに寄与することになり、確実なオ
ーバーハング形状を実現することができる。
〔実施例〕
以下、第1図乃至第4図に関連して本発明の実施例を説
明する。
本発明は2層のレジスト膜構成を採用してリフトオフ工
程時のレジスト断面形状を制御することにより、電極短
絡、信頼性低下の原因となる電極膜のリフトオフ残り発
生を防止するもので、次にその各種実施例を説明する。
第1図に第1の実施例を示す。
第1図(a)〜(e)は第1の実施例のTFT(逆スタガ
ード型)製造工程図で、TFTの製造に際しては、まず第
1図(a)に示すように、絶縁性基板11上にCrのゲート
電極12を800Å厚さにパターニング形成し、その上にSiN
の絶縁体薄膜13(厚さ3000Å)とa−Siの半導体薄膜14
(厚さ1000Å)をP−CVD法により連続形成した後、1
層目のレジスト(ノボラツク系のポジ型レジスト;第1
の感光性樹脂膜)15を2μm厚さで塗布する。そして90
℃,30minのプリベークを行つた後、矢印線で示すように
レジスト表面側(基板表面側)より通常の60〜80%の露
光量で全面露光を行う。
次に、第1図(b)に示すように、2層目のレジスト
(1層目と同じポジ型レジスト;第2の感光性樹脂膜)
16を1μm厚さで塗布し、90℃,20minのプリベーグの
後、矢印線で示すように基板裏面からゲート電極10をマ
スクとしてセルフアライメント露光を行う。この場合、
露光時間はa−Si層での吸収のために通常露光の場合よ
り長時間を要するが、1層目の2μm厚のレジスト15は
既に感光されており該レジスト部分での吸収が小さいた
め、2μm厚単層レジストによる裏面露光法の場合より
もむしろ露光時間は短かくなる。
この後現像を行なうと、1層目のレジスト15は裏面露光
時にマスクされた部分も全面露光時に感光しているた
め、2層目のレジスト16がマスクパターンのエツジ部で
溶解が停止するのに対して、1層目のレジスト15はマス
クパターン内側まで溶解が進み、第1図(c)に示すよ
うに断面17の形状はオーバハング状となる。
次に、このレジストを残したままでソース用電極膜及び
ドレイン用電極形成を行うと、第1図(d)に示すよう
に、該ソース,ドレイン用電極膜18はレジストのオーバ
ハング部分で良好な分離状態となり、その後リフトオフ
を行つた際に、第1図(e)に示すようにリフトオフ残
りのない良好なパターン形成が実現される。19はソー
ス,ドレイン電極である。
第2図乃至第4図に第2〜第4の実施例を示す。
第2図の第2の実施例の場合は、スタガード型TFTの製
造途中(第1図(c)の工程に相当)の断面図を示し、
21は基板、22はソース,ドレイン用電極膜、23は半導体
薄膜、24は絶縁体薄膜、25は1層目のレジスト(第1の
感光性樹脂膜)、26は2層目のレジスト(第2の感光性
樹脂膜)、27はゲート電極である。
第3図の第3の実施例の場合は、コープレナー型TFTの
製造途中(第1図(c)の工程に相当)の断面図を示
し、31は基板、32は半導体薄膜、33はソース,ドレイン
用電極膜、34は絶縁体薄膜、35は1層目のレジスト(第
1の感光性樹脂膜)、36は2層目のレジスト(第2の感
光性樹脂膜)、37はゲート電極である。
第4図の第4の実施例の場合は、逆コープレナー型TFT
の製造工程を示し、41は基板、42はゲート電極、43は絶
縁体薄膜、44はソース,ドレイン用電極膜、45は1層目
のレジスト(第1の感光性樹脂膜)、46は2層目のレジ
スト(第2の感光性樹脂膜)、47は半導体薄膜である。
本例の場合は、第4図(a)の状態でリフトオフを行つ
た後、第4図(b)に示すように半導体薄膜47を形成す
る。
これらの第2,3,4の実施例の場合も、上部電極膜(スタ
ガード型,コープレナー型;ゲート電極、逆コープレナ
ー型;ソース,ドレイン電極)のリフトオフに用いるレ
ジストを2層とする(各レジストの露光方向は前例と同
様)もので、前例と同様の効果が得られる。
なお、上述の説明では1層レジスト膜厚を2μmとし、
2層目レジスト膜厚を1μmとする例について述べた
が、良好なオーバハング形状を作るためには2層目の膜
厚が1層目よりも薄いことが望ましい。
また、本発明では、1層目レジストによつて基板表面を
平坦化した上に2層目レジストに塗布することになるた
め、通常のリフトオフで用いられる膜厚(1.0〜2.0μ
m)以下の薄い膜厚(0.5〜1μm)に2層目レジスト
を形成しても良好なパターニングが行える。このように
薄い膜厚の2層目レジストを用いれば、露光時間の短縮
等が可能となり、作業能率の向上が図れる。
〔発明の効果〕
以上述べたように、本発明によれば、次の各種の優れた
効果を奏することが可能である。
(1) パターニング工程を複雑化することなくセルフ
アライメント法によるTFTのパターン形成時のリフトオ
フ残りをなくすことができるため、歩留の向上が実現で
きる。
(2) リフトオフ後の電極形状が平滑なため、層間の
電極短絡をなくして信頼性を向上させることができる。
(3) 第2層のレジストの膜厚を薄くすることがで
き、露光時間を短縮して工程時間を短縮することが可能
になる。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(e)は本発明の第1の実施例のTFT製
造工程図、 第2図は同第2の実施例のTFT製造途中の断面図、 第3図は同第3の実施例のTFT製造途中の断面図、 第4図(a),(b)は同第4の実施例のTFT製造工程
図、 第5図(a)〜(d)は従来のTFT製造工程図である。 1……ゲート電極 2,11,21,31,41……基板 3……SiNの絶縁体層 4……a−Siの半導体層 5,5′……レジスト 6,18,22,33,44……ソース,ドレイン用電極膜 7……リフトオフ時に残された電極膜の一部 12,27,37,42……ゲート電極 13,24,34,43……絶縁体薄膜 14,23,32,47……半導体薄膜 15,25,35,45……1層目のレジスト(第1の感光性樹脂
膜) 16,26,36,46……2層目のレジスト(第2の感光性樹脂
膜) 17……断面 19……ソース,ドレイン電極
フロントページの続き (72)発明者 那須 安宏 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 梁井 健一 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (72)発明者 小池 善郎 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭59−27574(JP,A) 特開 昭58−166769(JP,A) 特開 昭57−100428(JP,A) 発明協会公開技報 公枝番号79−338

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】透光性絶縁性基板上に少なくとも透光性の
    絶縁性薄膜を含む膜を介在して不透光性の下部電極と上
    部電極が位置合せされて配置される薄膜トランジスタの
    製造方法であって、 前記基板上に、少なくとも、パターニングされた前記下
    部電極と、前記下部電極を覆い、前記不透光性の下部電
    極と上部電極との間に介在する、絶縁体薄膜を含む前記
    膜とを、少なくとも形成する工程と、 下部電極と上部電極との間に介在する前記膜上に、ポジ
    型の第1の感光性樹脂膜を形成し、前記基板の表面側か
    ら適当露光量以下の光エネルギーにより全面露光する工
    程と、 全面露光された前記第1の感光性樹脂膜上に、ポジ型の
    第2の感光性樹脂膜を形成し、前記下部電極をマスクと
    して前記基板の裏面側から、前記第1の感光性樹脂膜お
    よび第2の感光性樹脂膜を自己整合的に露光する工程
    と、 前記第1の感光性樹脂膜および第2の感光性樹脂膜の被
    露光部を除去し、その後残存させた感光樹脂膜を用いて
    上部電極をリフトオフ法により形成する工程と、 を備えることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方
    法。
  2. 【請求項2】第2の感光性樹脂膜が第1の感光性樹脂膜
    より小さな膜厚で形成された特許請求の範囲第1項記載
    の薄膜トランジスタの製造方法。
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