JPS61191072A - 薄膜トランジスタとその製造方法 - Google Patents

薄膜トランジスタとその製造方法

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JPS61191072A
JPS61191072A JP3193285A JP3193285A JPS61191072A JP S61191072 A JPS61191072 A JP S61191072A JP 3193285 A JP3193285 A JP 3193285A JP 3193285 A JP3193285 A JP 3193285A JP S61191072 A JPS61191072 A JP S61191072A
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semiconductor thin
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film transistor
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    • 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
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、アクティブマトリクス表示装置等に用いられ
る。非晶質シリコンや多結晶シリコンなどの半導体薄膜
を用いた絶縁ゲート型薄膜トランジスタ装置で特に半導
体薄膜が極めて薄い構造とその容易な製造方法に関する
〔発明の概要〕
絶縁膜基盤上にゲート電極を設け、極めて薄い半導体薄
膜とゲート電極とをほぼ同一の平面形状にした薄膜トラ
ンジスタの構造によって、遮光不要、低いソース・チャ
ンネル間、ドレイン・チャンネル間抵抗を得るとともに
、2回のマスク工程でも製造可能ならしめるものである
。その結果。
液晶表示装置用などの薄膜トランジスタ装置が高歩留り
、低コストで得られる。
〔従来の技術〕
半導体薄膜とくに非晶質シリコンを用いた薄膜トランジ
スタは、低温で大面積に製作できるので。
ガラスとうの安価な絶縁基板が使用でき、液晶表示装置
やイメージセンサ−等に応用されつつある。
しかし、非晶質シリコンは光によって導電率が大きく変
化するので、薄膜トランジスタ製作においては遮光を行
う必要があり、工程数が多い欠点があった。非晶質シリ
コンの光導電率を低下する一方法として、非晶質シリコ
ン膜厚を極めて薄くすることがあるが、従来の構造では
製作が困難であった。以下に第2図を用いて従来技術の
問題点を説明する。第2図は、一般的に用いられる逆ス
タガー構造薄膜トランジスタの断面図である。薄膜トラ
ンジスタは、絶縁基板工の上のゲート電極2゜ゲート絶
縁膜3.その上の半導体薄膜(例えば非晶質シリコンI
I*)4.非晶質シリコン膜4の両端に設けられたソー
ス電極5.ドレイン電極6からなり、必要に応じフィー
ルド絶縁膜9が形成されている。非晶質シリコン膜4と
ソース電極5或いはドレイン電極6の界面には低抵抗半
導体膜7が形成されている。非晶質シリコン膜が殆ど光
に感しない厚さである500オングストローム以下にな
ると1次のような問題が生じる。フィールド絶縁膜9に
ソース、ドレイン電極用開孔を設ける際。
非晶質シリコン膜4が充分なストッパーとならず。
ゲート絶縁膜3にピンホールを生じやすく、ゲートとソ
ース、ドレイン間耐圧不良の原因になっていた。また、
従来の場合、非晶質シリコン膜4と低抵抗半導体膜7は
連続的に形成されていないので、非晶質シリコン膜4と
低抵抗半導体膜7の界面に酸化膜が出来やす(ソース、
ドレイツ部の接触不良が起きやすかった。その他の問題
点として。
従来構造では製作工程数が多く (例えば第2図の例で
は4回のマスク工程が必要)高歩留り化や低コスト化が
充分達成できなかった。
〔発明が解決しようとする問題点〕
そこで、この発明は、従来のこのような欠点を解決する
ためになされたもので、第一の目的は極めて薄い半導体
薄膜を用いたときでも、製造しやすい薄膜トランジスタ
の構造を提供し、第二の目的は製造工程数が大幅に減少
できる薄膜トランジスタの構造を提供することである。
第三の目的は。
本発明の薄膜トランジスタに最も通した製造方法を提示
し、総合目的として高歩留り、低コスト。
大面積化が容易な薄膜トランジスタと製造方法を提供す
るものである。
〔問題点を解決するための手段〕
上記問題点を解決するために、この発明は、半導体薄膜
や低抵抗半導体薄膜の膜厚を極めて薄くし、絶縁基板を
透明とし、裏面からの入射光で自己整合的なマスク合わ
せを行い低抵抗半導体薄膜。
半導体薄膜をなどを選択除去する。
〔作用〕
上記のように、半導体薄膜や低抵抗半導体薄膜の膜厚を
極めて薄くすると、大部分の光は半導体薄膜や低抵抗半
導体薄膜を殆ど透過するので、フォトレジストを塗布後
、絶縁基盤の裏面から露光。
現像して形成したフォトレジストの平面形状をマスクと
して、半導体薄膜や低抵抗半導体薄膜を選択除去できる
ので、マスク合わせの工程を大幅に減らすことができる
〔実施例] 第1図に1本発明による薄膜トランジスタの一構造例を
、アクティブマトリクス液晶表示装置に通用した例を示
す。第1図(a)は本発明の薄膜トランジスタの平面図
である。第1図(b)は第1図(a)のA−A″線に沿
った断面図である。
本発明を非晶質シリコンを用いる例で説明すれば。
薄膜トランジスタはガラス等の透明絶縁膜基板1の上に
形成された導電膜からなるゲート電極2とその上のゲー
ト絶縁膜3.ゲート絶縁膜3の上に形成された非晶質シ
リコン膜4.非晶質シリコン膜4とその両端で接するソ
ース電極5とドレイン電極6からなる。ソース電極5と
ドレイン電極6は低抵抗半導体薄膜7と透明導電膜8の
二層膜からなる。特徴的なことはゲート電極2と非晶質
シリコンl!J4がゲート電極延在部を含めほぼ同一形
状の島状領域2として形成されている点と透明導電膜8
の一部の端が低抵抗半導体薄膜7の一部の端とほぼ一致
している点である。第1図(a)の平面図から明らかな
ように、パターニングは原則的に2種のみである。
第3図には9本発明による薄膜トランジスタの製造方法
を、第1図の本発明の薄膜トランジスタに通用した例を
示す。
第3図(a)は、ガラス、石英等の透明絶縁基板lの上
に導電Ir!!10を堆積し、フォトレジスト11を選
択的にパターニングした状態を示す。導電膜10として
Cr、Mo、W、A1.Au等の金属膜あるいはこれら
の多層膜を用いた例を示した。
第3図(b)は、フォトレジスト11をマスクとして導
電膜10を選択的にパターニングしてゲート電極2を形
成した後、ゲート絶縁膜3.非晶質シリコン膜4.低抵
抗半導体薄膜7を連続的に堆積し、その上にフォトレジ
スト12を塗布し。
透明絶縁基板1の裏面からゲート電極2をマスクとして
露光、現像してパターニングした状態を示す。ゲート絶
縁膜3.半導体薄膜4.低抵抗半導体薄膜7は例えばプ
ラズマCVD法により、二酸化シリコン膜(または窒化
シリコン膜など)、非品質シリコン膜、不純物をドープ
した非晶質シリコン膜と連続的に堆積される。
第3図(C)は、フォトレジスト12をマスクとして、
不純物をドープした非晶質シリコン膜。
非晶質シリコン膜を選択的にパターニングした後。
透明導電膜8を堆積した後フォトレジスト13を塗布し
、第二のバターニングをした状態を示す。
透明導電膜8はスパッタ法、CVD法などで堆積された
インジウム・スズ酸化物等からなる。第3図(C)のフ
ォトレジスト13をマスクとして透明導電膜8を選択的
にパターニングすると第1図に示す本発明の1ll)ト
ランジスタ装置が完成する。
第4図(a)、  (b)には、薄膜トランジスタ上に
保護膜を形成する場合の1本発明の製造方法の一実施例
を示す。
第4図(a)は、 第1図で示す薄膜トランジスタ装置
の上にポリイミドなどの絶縁性保護膜14を塗布または
堆積し5 その上にフォトレジスト15を塗布し、透明
絶縁基板lの裏面からゲート電極2をマスクとして露光
、現像してバターニングした状態を示す。
第4図(b)は、フォトレジスト15をマスクとして絶
縁性保護膜14を選択的に形成した状態を示す。絶縁性
保護膜14の平面形状は、ゲート電極2とほぼ同じにな
ることは図から明らかである。
以上に説明した第3図(a)、  (b)、  (c)
第4図(a)、  (b)の本発明の実施例では、絶縁
性保護膜14の選択的形成を含めて2回のマスク工程で
製造できるので製造歩留りと製造コストを大幅に向上で
きる。また、半導体薄膜4と低抵抗半導体薄膜12は同
一装置内で連続的に堆積できるので、二層の間に絶縁膜
が出来に<<、良好な電気的接触が実現できる。
〔発明の効果〕
以上のように1本発明によれば極めて薄い半導体薄膜を
用いて、薄膜トランジスタが容易に製作でき、工程数も
非常に少ない。アクティブマトリクス液晶表示装置を例
にとれば、従来の4〜6回のマスク工程が2回にでき、
コスト低減と高歩留り化が達成される。極薄の半導体薄
膜を用いるので、遮光が不要な上に、ソースとドレイン
間のチャンネル間抵抗が減少して、オン電流の大きな薄
膜トランジスタが得られる利点がある。
本半導体薄膜を主にアクティブマトリクス液晶表示装置
を例に述べたが、他の薄膜トランジスタ装置例えば薄膜
トランジスタ集積回路、イメージセンサ−1薄膜トラン
ジスタを撮像や画像装置等にも適用できる。また半導体
薄膜として非晶質シリコンを例にとって説明したが多結
晶シリコン。
ビームアニールされたi膜半導体や他の材料にも適用可
能である。
本発明により、薄膜トランジスタ装置の低コスト化が可
能になるので、更に応用範囲が拡がり工業的価値が高い
【図面の簡単な説明】
第1図(a)は本発明による薄膜トランジスタの平面図
、第1図(b)は第1図(a)のA−A’線に沿った断
面図、第2図は従来の薄膜トランジスタの構造を示す断
面図、第3図(a)乃至(C)は本発明の製造方法を示
す工程順断面図である。 第4図(a)と(b)は本発明の他の製造方法を示す工
程順断面図である。 1−・−−一−−−−透明絶縁基板 2〜−−−−・−一−−ゲート電極 3 −−−−−−−−−ゲート絶縁膜 4−・−・・非晶質シリコン膜 5−・・−=−・ソース電極 6−・−・−−−一−−ドレイン電極 ?  −−−−−−−・・低抵抗半導体薄膜8−−−−
・−・・透明導電膜 11.12,13.15 −・・−−−−フォトレジス
ト14−−−−・−絶縁性保護膜 以上 出願人 セイコー電子工業株式会社 代理人 弁理人  最 上  務 I 従来のS脹トつンジスタの断面図 第2図 々 (C)7− 薄膜トつンヅスタの製追工程1m面図 第3図

Claims (11)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)透明絶縁基板と、該基板上に形成されたゲート電
    極と、該ゲート電極上に形成されたゲート絶縁膜と、該
    ゲート絶縁膜上に形成された半導体薄膜と、該半導体薄
    膜上に互いに離間して形成されたソース電極とドレイン
    電極とからなる薄膜トランジスタにおいて、 前記ゲート電極と半導体薄膜とがゲート電極とほぼ同一
    の平面形状に形成されたことを特徴とする薄膜トランジ
    スタ装置。
  2. (2)前記ソース及びドレイン電極は、透明導電膜と、
    金属膜と低抵抗半導体薄膜の少なくとも一方とからなる
    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
    ンジスタ装置。
  3. (3)前記ゲート電極と半導体薄膜と低抵抗半導体薄膜
    の一部の端部は、ほぼ一致していることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項または2項記載の薄膜トランジスタ
    装置。
  4. (4)前記半導体薄膜は500オングストローム以下の
    厚みを有することを特徴とする特許請求の範囲第1項か
    ら第3項いずれかに記載の薄膜トランジスタ装置。
  5. (5)前記低抵抗半導体薄膜は300オングストローム
    以下の厚みを有することを特徴とする特許請求の範囲第
    1項から第4項いずれかに記載の薄膜トランジスタ装置
  6. (6)前記半導体薄膜は表面保護膜で覆われており、該
    表面保護膜の平面形状は前記ゲート電極とほぼ同一形状
    に形成されたことを特徴とする特許請求の範囲第1項か
    ら第5項いずれかに記載の薄膜トランジスタ装置。
  7. (7)a)透明絶縁基板上に第1導電膜からなるゲート
    電極を選択的に形成する第1工程 b)ゲート絶縁膜、半導体薄膜、低抵抗半導体薄膜を順
    次連続して堆積する第2工程 c)前記ゲート電極の少なくとも一部と平面的に重畳す
    るように、前記低抵抗半導体薄膜と半導体薄膜を選択除
    去する第3工程 d)透明導電膜を堆積する第4工程 e)前記透明導電膜と低抵抗半導体薄膜の不要部を少な
    くとも除去する第5工程 とからなる薄膜トランジスタ装置の製造方法。
  8. (8)前記第3工程において、フォトレジストを塗布後
    、透明絶縁基盤の裏面から露光、現像して形成したフォ
    トレジストの平面形状をマスクとして、前記低抵抗半導
    体薄膜と半導体薄膜を選択除去したことを特徴とする特
    許請求の範囲第7項記載の薄膜トランジスタ装置の製造
    方法。
  9. (9)a)透明絶縁基板上に第1導電膜からなるゲート
    電極を選択的に形成する第1工程 b)ゲート絶縁膜、半導体薄膜、低抵抗半導体薄膜を順
    次連続して堆積する第2工程 c)前記ゲート電極の少なくとも一部と平面的に重畳す
    るように、前記低抵抗半導体薄膜と半導体薄膜を選択除
    去する第3工程 d)透明導電膜を堆積する第4工程 e)前記透明導電膜と低抵抗半導体薄膜の不要部を少な
    くとも除去する第5工程 f)表面保護用絶縁膜を堆積する第6工程 g)前記表面保護用絶縁膜を、前記ゲート電極と少なく
    とも一部が重畳するように選択除去する第7工程 とからなる薄膜トランジスタ装置の製造方法。
  10. (10)前記第3工程において、フォトレジストを塗布
    後、透明絶縁基盤の裏面から露光、現像して形成したフ
    ォトレジストの平面形状をマスクとして、前記低抵抗半
    導体薄膜と半導体薄膜を選択除去したことを特徴とする
    特許請求の範囲第9項記載の薄膜トランジスタ装置の製
    造方法。
  11. (11)前記第7工程において、フォトレジストを塗布
    後、透明絶縁基盤の裏面から露光、現像して形成したフ
    ォトレジストの平面形状をマスクとして、前記前記表面
    保護用絶縁膜を選択除去したことを特徴とする、特許請
    求の範囲第9項または第10項記載の薄膜トランジスタ
    装置の製造方法。
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