JPS62160768A - 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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JPS62160768A
JPS62160768A JP61002063A JP206386A JPS62160768A JP S62160768 A JPS62160768 A JP S62160768A JP 61002063 A JP61002063 A JP 61002063A JP 206386 A JP206386 A JP 206386A JP S62160768 A JPS62160768 A JP S62160768A
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JP
Japan
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resist
substrate
source
width
semiconductor film
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JP61002063A
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English (en)
Inventor
Ken Tsutsui
謙 筒井
Akira Sasano
笹野 晃
Toshihisa Tsukada
俊久 塚田
Minoru Fukazawa
深沢 稔
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Hitachi Ltd
Maxell Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
Hitachi Maxell Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a 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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
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  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Exposure Of Semiconductors, Excluding Electron Or Ion Beam Exposure (AREA)
  • Exposure And Positioning Against Photoresist Photosensitive Materials (AREA)

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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、透明な基板上に形成可能な薄膜トランジスタ
(TPT)に係り、とくに液晶ディスプレイパネル用等
に好適なスイッチング・トランジスタに関するものであ
る。
〔発明の背景〕
薄膜トランジスタ(T P T)については、特公昭4
0−106459号や電子通信学会技報83.Nα80
゜1983年7月20日(CPM83−22)P27〜
33等で知られている。
第1図はアモルファスシリコン(a−8i)を用いたT
PTの一例を示す断面図である。このTPTの製造方法
を簡単に説明する。まず絶縁基板1上にゲート電極2を
形成し、その上にゲート絶縁膜3.半導体膜(a  S
 i) 4 e不純物ドープn型半導体5を順次堆積、
加工した後、ソース及びドレイン電極8,9を堆積、加
工し、この電極をマスクとして、不純物ドープ半導体膜
5を除去して作る。このようにして作裏したTPTは。
ドレイン電流のオン、オフ比が6桁に達するもので、O
FF電流も5pA (ゲート幅300μmsゲート長1
0μm)と低く、液晶ドライブ用には極めて適したもの
である。
しかしながら、(1)このTPTをマトリクス状に並べ
、パルス駆動すると、ゲートとソース。
ゲートとドレイン間の浮遊容量が大きく、信号の漏れ、
パルス雑音が大きいこと、(2)ゲートとソースとゲー
トとドレインの各々の電極におけるオーバーラツプ幅が
ひとつのTPTにおいても異なる他、基板面内の他のT
PTとの比較でもバラツキが大きく、動作上の不安定要
因となること、等の問題があった。
そのため、特公昭5g−166769号、特公昭58−
170065号に見られる背面露光を用いた自己整合ト
ランジスタがある。このTPTの断面図は、第2図に示
す構造をしている。このTPTでは、ゲートとソース、
ゲートとドレイン各々電極のオーバーラツプはほとんど
なく、先の問題に対しての対策となっている。しかしな
がら、本TPTでは(1)オーバーラツプがほとんどな
いため、オン電流が低下する。(2)場所によっては、
ゲート電極パターンの外側にソースあるいはドレイン電
極が形成され、極端なオン電流の低下を来す、等の新た
な問題が生じている。
〔発明の目的〕
本発明の目的はTPTにおけるゲート電極とソース及び
ドレイン各電極とのオーバーラツプ幅を、基板面の全素
子について、均一に、しかも浮遊容量が充分小さくなる
よう、わずかな幅とし、制御性および再現性を有したT
PTの製造方法を提供することにある。
〔発明の概要〕
本発明の目的を達成するため、背面露光において、基板
面に対し、光を斜め照射することとした。
この方法により、ゲート電極幅より内側にまで光が進行
し、レジストを光反応させ、ゲート電極幅よりわずかに
狭いレジストパターンを、基板全面に均一に作ることが
可能である。このレジストをマスクとすれば、ゲートと
ソース及びドレイン各電極とのオーバーラツプは確実に
わずかな量だけ、′しかも均一に製作可能となる。オー
バーラツプ幅は、ゲート電極からレジストまでの距離と
、基板面に入射する光の入射角度により幾何学的に定ま
る。したがって、光の入射角度を一定とすれば。
ゲート電極からレジストまでの距離を変えることにより
オーバーラツプ幅も変えることができる。
ゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体膜、不純物ドープ半
導体膜の各々の膜厚は、TPT特性上から定められる。
そこで、不純物ドープ半導体膜上に透明な中間層を設し
、この上にレジストを塗布すれば光入射角度を一定とし
てもオーバーラツプ幅は中間層の膜厚によって一義的に
決まる。以上説明した方法を背面露光自己整合薄膜トラ
ンジスタの製作に用いることにより、前記目的を達成す
ることができる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を第3図及び第4図により説明す
る。
実施例1 絶縁性透明基板1上に金属例えばCrを0.1μm堆積
後、パターンニングL、ゲート電極2を形成する0次に
CVD法によりゲート絶縁膜3(例えば5iaNa)を
0.3μm、次いで半導体膜4(例えば水素化非晶質S
i (a−8i :H) )0.2μm、次いで不純物
ドープ半導体膜5(例えばBドープa−8i:H)を0
.05μm、さらに中間層6(例えば5iOz)を0.
5 μm堆積し、所望の形状に加工する。この上にポジ
形レジストを1μm回転塗布し背面露光を行う、この際
、露光光軸と該基板1の平面で成す角を60° (広角
側では120°)の入射角とし、該基板1を回転(自転
)させながら露光し、現像すると第3図に示した断面構
造となる。ここでレジスト7のパターン幅は、ゲート電
極2のパターン幅に較べ、1.15μm狭くなった。こ
れは1片側のパターンエツジで約0.85μm狭くなっ
た結果で、左右対称になっている。次に中間層6を、レ
ジスト7をマスクとして除去する。次に、レジスト7を
除去後、ソースとドレイン電極の下層膜8としてCr(
例えば0.1μmの膜厚)、さらにAll (例えば1
μmの膜厚)を堆積後、所望の形状に加工し、ソース電
極9.ドレイン電極10を形成する。ここでは、ソース
、ドレイン各々の電極間隙は先のレジスト7のパターン
幅より必ず大きくなるように形成する。次にゲート上方
にある中間層6を除去し、さらに不純物ドープ半導体膜
5を溶解する。
(例えば抱水ヒドラジン:水:アルコール=250:5
0:30により溶解できる。)ここで、中間層6で被わ
れていた部分の不純物ドープ半導体膜5のみが選・択的
に溶解される。これはCr 。
AQを堆積する際中間層6のない部分にはCnが不純物
ドープ半導体と接したことにより、金属とSiの化合物
11ここでは、CrとSiとの化合物(クロムシリサイ
ド)ができ、この化合物が、溶解を妨げるためである。
この結果第4図に示したように、ソース電極9とドレイ
ン電極10との距離が不揃いであっても、自己整合によ
り形成された金属−8i化合物(クロムシリサイド)1
1のパターンによりソース側、ドレイン側共ゲート電極
2とのオーバーラツプ幅は正確に同量の幅で、しかも、
この例では片側0.85μmという微小な幅のオーバー
ラツプが形成された。ここで、金属−8i化合物11は
低抵抗であり電極の一部として働く、さらにこのトラン
ジスタに保護膜を被せ、特性を測定した結果、良好なト
ランジスタ特性を得た。この例では、シリコンとの反応
金属にフロムをあげたが、シリコンと応する金属であれ
ば、本実施例と同様に製作できることは明白である。
実施例2 次に、第5図及び第6図により実施例2を説明する。先
ず、透明基板1上に、膜厚0.1μmのクロムによりゲ
ート電極2を形成する0次にゲート絶縁膜3となる5i
aNa、半導体膜4となるa−8i:H及び不純物ドー
プ半導体膜5例えばPドープa−8i:Hをそれぞれ0
.3pm、0.2μm、0.05μmの膜厚に順次堆積
し加工後、ネガ形ホトレジスト7を膜厚1μm塗布し、
背面より実施例1と同様に光入射角度60°で回転露光
し、これを現像すると、第5図の構造となる0次に、P
ドープa −S i : H5をレジスト7をマスクに
溶解する。例えばHF : HN Oa : CHaC
OOH=1 : 100 : 100により溶解できる
0次に、例えばCr 、 A I2をそれぞれ0.1μ
m、1μmの膜厚に堆積後加工し、ソース電極9.ドレ
イン電極10を作り第6図の構造を得た。この例では、
不純物ドープ半導体膜(Pドープa−8i:H)5が、
自己整合され、片側オーバーラツプ幅は0.42μmと
なった。またここで作られたトランジスタは良好な特性
を示した。
実施例3 実施例1と同様に中間層6まで形成し、次にネガ形ホト
レジストを塗布し、同様に背面より、光入射角60″で
回転露光した。これを現像し、レジストをマスクとして
、中間層、不純物ドープ半導体膜をそれぞれ溶解した後
、レジストを除去した6次にソース及びドレイン両電極
を形成し、第6図と同等な構造を得た。ここで中間層の
膜厚を0.5μmとした場合のオーバーラツプ幅は0.
85μmであり、中間層の膜厚を1.3μmとした場合
のオーバーラツプ幅は1.7μmであった。
実施例4 実施例2において、露光平行光線を、レンズを通し非平
行として露光し同様に製作した。この場合レンズの曲率
と油接率によってオーバーラツプ幅が決定され、本実施
例では0.3μmのオーバーラツプ幅となっていた。
実施例5 実施例4において、平行光をミラーレンズに当て、た後
、背面露光を行った。この場合のオーバーラツプ幅は、
ミラーレンズの曲率により一義的に決まり、実施例4と
同様に、0.3μmのオーバーラツプ幅を持つTPTを
得た。
実施例6 実施例5において、ミラーレンズを単なる平面ミラーと
し、この反射光を、基板背面へ斜め照射し基板を回転さ
せながら露光を行った。この場合には、基板中央部に想
定して立てた垂直軸から、ミラーをずらせた距離と、基
板面からミラーまでの距離によって、光入射角度が決定
される。この場合においても、第6図に示した構造が得
られ、良好なTPT特性を示した。
〔発明の効果〕
本発明によれば、TPTにおけるゲート電極とソース及
びドレイン各電極とのオーバーラツプ幅について(1)
ひとつのTPT素子でのゲートとソース及びドレインと
の間には隙間は絶対できず、ソース側とドレイン側のオ
ーバーラツプ幅を同一量にし得た。また、このオーバー
ラツプ量は極く微小であっても制御できた。(2)基板
内の素子間において、オーバーラツプ幅を同一量にし得
た。
また、このオーバーラツプ量は極く微小であっても均一
にし得た。(3)基板間あるいは、製作ロット間におい
てもオーバーラツプ幅のバラツキは小さくTFT素子構
造の制御性、再現性が得られた。以上3点から、つくら
れたTPT素子の各電極間の容量は、制御された値とな
った。したがって作られたTPTは、オーバーラツプ量
により影響される静特性はもちろんのこと、浮遊容量の
バらツキによって影響を受ける動特性についても、良好
で均一な素子が得られた。すなわち、本発明によれば制
御された良好な特性を示すTPT素子を再現性よく製作
できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来のTPTの断面図、第2図は従来の背面露
光により作られたTPTの断面図、第3の断面図である
。 1・・・透明基板、2・・・ゲート電極、3・・・ゲー
ト絶縁膜、401.半導体膜、5・・・不純物ドープ半
導体膜、6・・・中間層、7・・・レジスト、8・・・
ソースとドレイン電極の下層膜、9・・・ソース電極、
10・・・ドレイン電極、11・・・金属−8i化合物
。 、・−一−−\\ 代理人 弁理士 小川勝男  ゛ ■ 1  図 乙 ■ Z  口 藁 3 口

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、絶縁基板上にゲート電極、ゲート絶縁膜、半導体膜
    、不純物ドープ半導体膜を順次形成し、さらに、ソース
    、ドレイン電極を形成した薄膜トランジスタにおいて、
    該不純物ドープ半導体膜上に、透明な中間層、さらにポ
    ジ形レジストを被せ、該絶縁基板裏面より、基板面に対
    し、光軸を非垂直として露光し、実質的なソース電極と
    ドレイン電極パターンを形成したことを特徴とした、薄
    膜トランジスタの製造方法。 2、前記ポジ形レジストをネガ形レジストとし、透明中
    間層、不純物ドープ半導体膜を該レジストをマスクとし
    て加工後、該ネガ形レジスト、該透明中間層及び不純物
    ドープ半導体膜を除去した後、ソース及びドレイン電極
    を形成したことを特徴とした、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 3、特許請求の範囲第1項及び第2項において、透明中
    間層のない薄膜トランジスタの製造方法。 4、前記背面露光において、基板面に対し、非垂直な光
    軸とし、基板を回転させながら背面露光することを特徴
    とした、特許請求の範囲第1項、第2項、第3項記載の
    薄膜トランジスタの製造方法。 5、前記背面露光において、平行光線をレンズまたは曲
    面ミラーにより非平行光線としたことを特徴とした特許
    請求の範囲第1項、第2項、第3項記載の薄膜トランジ
    スタの製造方法。
JP61002063A 1986-01-10 1986-01-10 薄膜トランジスタの製造方法 Pending JPS62160768A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5358809A (en) * 1992-02-20 1994-10-25 U.S. Philips Corporation Methods of fabricating thin film structures by imaging through the substrate in different directions
CN100334706C (zh) * 2002-03-11 2007-08-29 株式会社瑞萨科技 半导体器件以及半导体器件的制造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5358809A (en) * 1992-02-20 1994-10-25 U.S. Philips Corporation Methods of fabricating thin film structures by imaging through the substrate in different directions
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