JPS6180864A - 薄膜集積回路の製造方法 - Google Patents

薄膜集積回路の製造方法

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JPS6180864A
JPS6180864A JP20272884A JP20272884A JPS6180864A JP S6180864 A JPS6180864 A JP S6180864A JP 20272884 A JP20272884 A JP 20272884A JP 20272884 A JP20272884 A JP 20272884A JP S6180864 A JPS6180864 A JP S6180864A
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公平 鈴木
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L27/00Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate
    • H01L27/02Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier
    • H01L27/12Devices consisting of a plurality of semiconductor or other solid-state components formed in or on a common substrate including semiconductor components specially adapted for rectifying, oscillating, amplifying or switching and having at least one potential-jump barrier or surface barrier; including integrated passive circuit elements with at least one potential-jump barrier or surface barrier the substrate being other than a semiconductor body, e.g. an insulating body
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • 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

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】 〔発明の技術分野〕 この発明は、同一基板上に複数の薄膜トランジスタを集
積形成した薄膜集積回路に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
近年、主に大面積デバイスの実現を目的としてアモルフ
ァスシリコン(a−8i )等の非晶質半導体膜を用い
た1iIIIlトランジスタの開発が精力的に進められ
ている。薄膜トランジスタとしては、MIS  FET
(t8縁ゲート型電界効果トランジスタ)構造のものが
特に有望である。
ところで、このような薄膜トランジスタではグー1〜電
極とソースおよびドレイン1極との相対位置精度が重要
であり、もし相対位置のずれによりゲート電極とソース
およびドレインff11M1との間に平面的に見てギャ
ップがあると、そのオン抵抗が高くなることが知られて
いる。このため従来ではゲート電極とソースおよびドレ
イン電極とを一部オーバーラップさせ、そのオーバーラ
ツプ部で両者間の位置ずれを吸収していたが、このよう
なオーバーラツプ部を設けるとゲート・ソース間および
ゲート・ドレイン間の静電容量が増加し、スイッチング
ノイズの増大等の弊害を招くという問題があった。
一方、薄膜トランジスタを使用するイメージセンサ等の
デバイスの大面積化や長尺化が進むと、電極形成のため
のフォトマスク、M板等の熱膨張による変位量の増大や
、フォトマスクの描画精度の低下により、ゲートI f
ffiとソースおよびドレイン電極との位置ずれが増大
するので、上記オーバーラツプ部をより大きくとる必要
が生じ、オーバーラツプ部の存在に起因する問題もます
ます顕箸となる。
〔発明の目的〕
この発明の目的は、薄膜トランジスタにおける複数の電
極の位置合せを高精度に行なうことかできる薄膜集積回
路を提供するどとにある。
〔発明の概要〕
この発明は同一基板上に複数の薄膜トランジスタを形成
してなる薄膜集積回路において、複数の薄膜トランジス
タのそれぞれのキャリア走行方向を同一にして、これら
複数の薄膜トランジスタ形成領域をキャリア走行方向の
寸法よりキャリア走行方向に直角な方向の寸法の方が大
きい形状にしたことを特徴とする。
薄膜トランジスタが絶縁ゲート型電界効果トランジスタ
の場合を例にとれば、ゲート電極がゲート幅方向に配列
されることによって、それぞれのトランジスタのキャリ
ア走行方向が平行となる。
このときゲート長方向、すなわちゲート電極とソースお
よびドレイン電極とのオーバーラツプ部のオーバーラツ
プ方向が薄膜トランジスタ形成¥r4Vj。
の短辺方向となる。                
  1〔発明の効果〕 この発明によれば、薄膜トランジスタの形成領域がキャ
リア走行方向に短く、キャリア走行方向に直角な方向に
長い形状であることにより、フォトマスク、基板等の熱
膨張や、フォトマスクの描画精度の低下等に起因する薄
膜トランジスタの電(ζ間の相対的な位置ずれを極めて
小さくすることができる。
すなわち、フォトマスク、基板等の熱膨張による単位長
さ当りの変位mは大面積になるほど増大し、またフォト
マスクの描画精度も大面積のものほど低下するという傾
向があり、これらの影響による電極等の形成位置の誤差
は長尺な基板上でみれば長手方向で大きく、短い方向で
小さくなる。
この発明によれば、絶縁ゲート型電界効果トランジスタ
の場合を例にとると、トランジスタの形成領域の形状は
ゲート幅方向に大きく、これと直角方向であるゲート長
方向(キャリア走行方向)、すなわちゲート電極とソー
スおよびドレイン電極とのオーバーラツプ部のオーバー
ラツプ方向において小さいので、結局ゲート電極とソー
スおよびドレイン電極との相対位置精度を高くとること
ができ、オーバーラツプ屋を最小限に小さくすることが
可能となる。従ってオン抵抗が低く、またスイッチング
ノイズの小さな良好な特性を有した薄膜トランジスタが
集積された薄膜集積回路を実現することができる。
〔発明の実施例〕
第1図はこの発明の一実施例として複数の薄膜絶縁ゲー
ト型電界効果トランジスタを同一基板上に集積した薄膜
集積回路の構成を示すもので、(a)は平面図、(b)
はA−A’ 断面図である。
なお、第1図(a)の平面図では簡単のためゲート電極
とソースおよびドレイン電極との位置関係のみを示して
いる。
第1図において、基板1は例えばカラス、グレーズドセ
ラミック、ポリイミド等からなる絶縁性基板であり、こ
の基板1上に1ylo、 Or、 poly −81等
からなるゲート電極2が一列に形成されている。ゲート
電極2は例えば基板1上に上記Cr等の金花を真空蒸着
等により着膜し、フォトリソグラフィ技術により形成さ
れる。ゲート電極2の上部にゲート絶縁膜3として例え
ばSiO2゜8iNx膜等がCVD法等により形成され
ている。
また、ゲート絶縁113上にはa−s t 、 pol
y−81等の非晶質半導体膜4が同様にCVD法等によ
り形成されている。非晶質半導体膜4の最上部には、そ
の上に形成されるソースおよびドレインff1la5.
6とのオーミックコンタクトをとるためのn+ドーピン
グ層4′が形成されている。ソースおよびドレイン′F
4tll!5.6はゲート電極2と同様、半導体114
上にA1等を@膜し、フォトリソグラフィ技術により形
成される。なお、n+ドーピング層4′はソースおよび
ドレイン電極5.6をマスクとしてチャネルm域をエツ
チングすればよい。
第1図(a)に示すように、この薄膜集積回路において
は各薄膜トランジスタのゲート電極2がゲート幅Wの方
向に直線状に配列されており、薄膜トランジスタ形成i
a域7の形状はキャリア走行方向(ゲート長しの方向)
の寸法に比べ、これと直角な方向(ゲート幅Wの方向)
の寸法が大きくなっている。従って、ゲート電極2やソ
ースおよびドレイン電極5,6を形成するときに使用す
るフォトマスクの熱膨張や基板1の熱膨張による変位量
あるいはフォトマスクの描画誤差は、薄膜トランジスタ
形成領IjX7の短辺方向で小さいので、この方向にお
いて一直線に並んだゲート電極2とソースおよびドレイ
ン電極5.6との間の相対位置精度を高くできる。この
ため、ゲート電極2とソースおよびドレインIt15.
6とのオーバーラツプ部8を最小限に止どめることが可
能となる。
なお、薄膜トランジスタ形成領Iti7の長手方向にお
いてはフォトマスク、基板の熱膨張や、フォトマスクの
描画精度低下による1穫形成位置の誤差が大きくなるが
、この方向では電極のオーバーラツプ部等がなく位置精
度はあまり要求されないため問題はない。また、第1図
では各々の薄膜トランジスタのゲート電極が分離されて
いるが、各トランジスタを同時に動作させるような用途
では全ゲート電極を共通に形成することも可能である。
その場合、ゲート電極のゲート長しくチャネル長)を一
定に揃えておけばキャリア走行方向に直角な方向、すな
わち薄膜トランジスタ形成領域の長手方向での位置合せ
はほとんど必要がなくなり、さらに有利である。
この発明の他の実施例を第2図および第3図にホす。第
2図および第3図においては、簡単のため第1図(a)
と同様にゲート電極2.ソースおよびドレイン1庫5,
6の位置関係のみを示している。すなわち、第1図の実
施例においてはゲーj−電戊2を同一直線上にライン状
に配列したが、第2図の実施例に示すようにゲート電極
2を壬為状に配列して形成してもよい。この場合、チャ
ネル幅Wが大きくとれ、(自互コンダクタンスgmの大
きな、すなわちオン抵抗のより小さな良好な特性を有し
た薄膜トランジスタを高密度に集積することができる。
第3図に示す実施例は、ソースおよびドレイン電極5.
6を櫛型(M造とした場合の例である。この“13合、
ソース・トレインWt15.6間を流れる電流は主に薄
膜トランジスタ形成領域7の長手方向に直角な方向を流
れるキャリアによるものであるから、この発明によれば
長手方向に直角な方向において電極の位置合せ精度が高
いため、チャネル幅Wが大きくとれ、同様にQmの大き
い薄膜トランジスタを高密度に集積できることになる。
なお、この発明は上記した実MfMに限定されるもので
はなく、例えば第1図(b)では簿膜トラ −ンリスタ
として逆スタガ構造のものを示したが、スタガ構造ある
いはコプレーナ構造の絶縁ゲート型トランジスタであっ
ても同様である。また、実施例では薄膜トランジスタの
活性層として非晶質半導体膜を用いたが、高い移動度の
模形成を目的としたS○r (S 1licon−On
 −1n5ulator)を用いて絶縁性基板上に大面
積に結晶シリコン膜を形成した場合にも、この発明を適
用することができる。
この発明に係る薄膜集積回路は薄膜トランジスタのみを
基板上に形成した装置に限られず、薄膜トランジスタを
他の779膜素子と共に同−基板上に集積形成した各種
デバイスに適用することができる。すなわち、長尺な1
次元光電変換素子アレイと薄膜トランジスタを主体とし
た信号読出し回路を同一基板上に集積形成した=S型イ
メージセンサや長尺型イメージセンサ、あるいは液晶表
示素子を用いたディスプレイ装置、薄膜による発熱抵抗
体アレイと薄膜トランジスタを用いた駆動回路を同一基
板上に集積形成したサーマルヘッド等である。特に、イ
メージセンサの場合には光電変換素子として、前記実施
例で説明したような薄膜トランジスタと類似した非晶質
半導体を金属電極と透光性電極でサンドインチしたよう
な構造のフォトダイオードを使用できるため、簿膜トラ
ンジスタと光電変換素子とを同時に形成することができ
、1屯めで好適である。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)(b)はこの発明の一実施例に係る薄膜集
積回路の平面図およびA−A’断面図、第2図および第
3図はこの発明の他の実施例に係る薄膜集積回路の平面
図である。 1・・・基板、2・・・ゲート電極、3・・・ゲート絶
縁膜、4・・・非晶質半導体膜、4′・・・n+ドーピ
ング層、5・・・ソース電極、6・・・ドレイン電極、
7・・・薄膜トランジスタ形成領域、8・・・オーバー
ラツプ部。

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)同一基板上に複数の薄膜トランジスタを形成して
    なる薄膜集積回路において、前記複数の薄膜トランジス
    タのそれぞれのキャリア走行方向を同一にして、これら
    複数の薄膜トランジスタ形成領域を前記キャリア走行方
    向の寸法よりキャリア走行方向に直角な方向の寸法の方
    が大きい形状にしたことを特徴とする薄膜集積回路。
  2. (2)薄膜トランジスタは絶縁ゲート型電界効果トラン
    ジスタであることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
    載の薄膜集積回路。
  3. (3)絶縁ゲート型電界効果トランジスタのゲート電極
    がゲート幅方向に配列されていることを特徴とする特許
    請求の範囲第2項記載の薄膜集積回路。
  4. (4)ゲート電極の配列が直線状であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第2項記載の薄膜集積回路。
  5. (5)ゲート電極の配列が千鳥状であることを特徴とす
    る特許請求の範囲第2項記載の薄膜集積回路。
  6. (6)薄膜トランジスタは他の薄膜素子と共に同一基板
    上に形成されていることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項、第2項、第3項、第4項または第5項記載の薄膜
    集積回路。
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