JPS6230375A - 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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JPS6230375A
JPS6230375A JP16880285A JP16880285A JPS6230375A JP S6230375 A JPS6230375 A JP S6230375A JP 16880285 A JP16880285 A JP 16880285A JP 16880285 A JP16880285 A JP 16880285A JP S6230375 A JPS6230375 A JP S6230375A
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JP
Japan
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film
amorphous silicon
source
electrode
gate electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP16880285A
Other languages
English (en)
Inventor
Koichi Hiranaka
弘一 平中
Tetsuzo Yoshimura
徹三 吉村
Tadahisa Yamaguchi
山口 忠久
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • 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】 〔概要〕    ゛ 逆スタガード型の薄141 トランジスタとその製造方
法である。
絶縁物板上にゲート電極が設けられ、その上にゲート絶
縁膜が設けられ、このゲート絶縁膜上に、ゲート電極に
対向して(ゲート電極に対向する領域に)活性層が設け
られ、この活性層を挟んで活性層と同一平面内にソース
電極とドレイン電−し病(乃t+ C+台ス′、冶)々
イーに゛刑箇傷関トラン、・ンスタとその製造方法にお
いて、ゲート電極とゲート絶縁膜とアモルファスシリコ
ン膜よりなる活性層とを形成した後、レジスト膜を形成
し、ゲート電極をマスクとして背面露光して、ゲート電
極と自己整合しているレジストマスクを形成し、このレ
ジストマスクを使用して、ゲート電極と自己整合してい
るソース電極とドレイン電極とを形成するものである。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、薄膜トランジスタとその製造方法に関する。
特に、ソース・ドレイン間抵抗を減少し、動作速度を向
上する逆スタガード型薄膜トランジスタの構造的改良と
、製造歩留りを向上し、寄生容量を減少し、高速安定な
逆スタガード型の薄膜トランジスタを製造することを回
部にする製造方法の改良に関する。
r洋キ の#im) 図に示すように、ガラス基板等の絶縁物板1上に、ゲー
ト電極2が形成され、その上にゲート絶縁膜3が形成さ
れ、さらにその−Lにアモルファスシリコン膜4が形成
され、そのLにソース電極81とドレイン電極82とが
形成されてなる薄膜トランジスタをいう。
これを製造するには、ガラス基板等の絶縁物板1上にC
r等の金属膜を堆積した後、これをパタ一二ソグしてゲ
ート電極2を形成し、高周波グロー放電分解法を使用し
て、5102、Si、N4. Al2O3等のゲート絶
縁膜3と活性層とされるアモルファスシリコン膜4とを
つづけて形成し、n型のアモルファスシリコン膜7とN
iCr、 Ti、 Cr等の膜を形成した後、NiCr
、 Ti、Cr等の膜とn型のアモルファスシリコン1
III7とをパターニングしてソース電極81とドレイ
ン電極82とを形成し、パッシベーション膜5を形成す
る。
逆スタガード型の薄膜トランジスタとは、第11りにお
いては、ソース・ドレイン間抵抗が無視しえない、薄膜
トランジスタのチャンネルは、アモルファスシリコン膜
4よりなる活性層とゲート絶縁膜3との境界面に接する
アモルファスシリコン膜4中であり、ソース電極81と
チャンネルとの接続、ドレイン電極82とチャンネルと
の接続のために、比抵抗の値が10”0cm以上である
アモルファスシリコン膜4をその厚さ方向に横断する必
要があるからである。
また、上記に説明した逆スタガード型薄膜トランジスタ
においては、もしゲート電極2とソース電極81及びド
レイン電極82との位置が不一致でゲート電極2とソー
ス電極81及びドレイン電極82とが重ならない領域が
残留するとトランジスタとして動作しなくなる。一方、
ゲート電極2とソース電極81及びドレイン電極82と
の重なりが大きいと寄生容量が発生して動作速度が遅く
なる。
このような欠点を避けるためには、ゲート電極2とソー
ス電極81及びドレイン電極82との位置を(矢引か解
決しよ)とする問題点ノ 以上に説明した逆スタガード型薄膜トランジスく、現実
には、位置合わせ裕度を確保するため。
ゲート電極2とソース電極81及びドレイン電極82と
が10用m程度重なる程度に設計せざるを得ない。
以上2つの理由により、従来の技術に係る逆スタガード
型薄膜トランジスタは、動作速度と製造歩留りとの面で
改良の余地を残しており、この面における改良が望まれ
ていた。
本発明の目的は、この要請に応えることにあり、ソース
番ドレイン間抵抗が低い逆スタガード型の薄膜トランジ
スタと、寄生容量を小さくすることができ製造歩留りを
向上することができる逆スタガード型の薄膜トランジス
タの製造方法とを提供することにある。
〔圃題点を解決するための手段〕
」二足の目的を達成するため1本発明が採った手段は、
上記第1の目的を達成するために、アモルファスシリコ
ン1漠よりなる活性層と同一平面内中に発生するチャン
ネルとソース電極・ドレイン電極とが直接接触する構造
としたものである。
また、上記第2の目的を達成するために、基板を透光性
とし、ソース電極台ドレイン電極を非透光性とし、ソー
ス′1迂極・ドレイン電極をマスクとして基板側から背
面露光して、ソース電極・ドレイン電極と自己整合する
ゲート電極を形成することとしたものである。なお、ゲ
ート電極の形成には、リフ)・オフ法と通常のリソグラ
フィー法とのいづれを使用してもよい。たζ、より簡易
であり半導体の損傷も少ないので、現実的には、リフト
オフ法が有利である。
〔作用〕
本発明の第1の手段は、活性層をなすアモルファスシリ
コン膜をゲート電極と対向する領域すなわちチャンネル
が出来る領域以外から除去し、ここにソース電極・ドレ
イン電極を形成すれば、チャンネルとソース電極・ドレ
イン電極とを直接接触し、ソース・ドレイン間電流パス
が、抵抗率の高いアモルファスシリコン膜を通過するこ
とがなくなることを利用したものである。
また第2の手段は、逆スタガード型の薄膜トランジスタ
においては基板がガラス板等透光性であるから、ゲート
電極を金属等非透光性とし、これをマスクとして背面露
光することによりゲート電極と自己整合しているソース
電極・ドレイン電極の形成が可能となり、ゲート電極と
ソース電極・ドレイン電極との重なりを小さくしうるこ
とを利用したものである。
〔実施例〕
以下1図面を参照しつ一1本発明の一実施例に係る薄膜
トランジスタとその製造方法についてさらに説明する。
庇上1 第2図参照 ガラス基板等の絶縁物板l上に、Cr、 No、 Ni
Cr、ITO等の膜を厚さ約1,000人に形成した後
、リソグラフィー法を使用して、幅約10ル騰にバター
ニングしてゲート電極2を形成する。
第3図参照 高周波グロー放電分解法を使用して、厚さ約3.000
〜5.000人のS r 02膜またはSi3N4膜3
と厚さ約 1.000人のアモルファスシリコン膜4と
厚さ約1,000へのS + 02膜5とをつづけて形
成する。膜3はゲート絶縁膜とされ、膜4は活性層とさ
れ。
11莫5はチャンネル保護膜である。
第4図参照 リソグラフィー法を使用して、膜5と膜4とをゲート電
極2に対応する領域のみに残留してそれ以外の領域から
除去する。この残留した領域が活性層41である。この
とき、残留される領域の幅はゲート電極2の幅よりいく
らか狭くしておく必要がある。さもないと、チャンネル
が出来ない領域が発生してソース・ドレイン間抵抗が極
度に大きくなるおそれがあるからである。また、このと
き、ゲート絶縁膜3の上部もいくらか除去せざるを得な
い。膜3と膜4との境界で正確にエラチン刀’ 4 j
a 、L−+−スプレS↓「1緒ド礒、ニ慴叡ス −小
ス劇エツチングの深さは300〜500人程度が適当で
ある0次工程において、この厚さに低抵抗層を形成する
からである。
第5図参照 n型のアモルファスシリコン膜7を厚さ約30OAに形
成し、つづいて、Ti、 A1. NiCr、 Cr、
ITO等の膜8を厚さ約2.000人に形成する。
第1(a)図参照 リソグラフィー法を使用して、膜8.7を活性層41上
から除去する。この結果、膜8.7は活性層41と同一
平面内に残留する。この残留されたTi、 A1.Ni
Cr、 Cr1、ITO等の膜8がソース電極81とド
レイン電極82とを構成する。
以上の工程をもって製造された逆スタガード型のVj膜
トランジスタにおいては、ソース電極81・ドレイン電
極82が活性層41と同一平面内に形成されており、活
性層41中に発生するチャンネルが活性層41と直接接
続しているので、ソース電極・ドレイン電極間抵抗が小
さく、動作速度が向上している。
亀ヱ」 第6図参照 ガラス基板等の透光性絶縁物板1上に、 Or、Mo、
NiCr等の非透光性導電体膜22を厚さ約 1,00
0人に形成した後、リソグラフィー法を使用して。
幅約top謬にパターニングしてゲー)・電極2を形成
する。
第7図参照 高周波グロー放電分解法を使用して、厚さ約3.000
〜5,000へのS + 02膜またはSi3N、膜3
と厚さ約 1,000人のアモルファスシリコン[4と
厚さ約 1,000へのS + 02膜5とをつづけて
形成する。レジストをスピンコードしてレジスト膜6を
形成する。
第8図参照 基板lの側から背面露光する。このとき、非透光性のゲ
ート電極2がマスクとして機滝する。現像してゲート電
極2と自己整合しているレジストマスク61を形成する
第9図参照 レジストマスク61を使用して、S i O2膜5とア
モルファスシリコン膜4とをエツチングする。このとき
、ゲート絶縁膜3の上部もいくらか除去せざるを得ない
、膜3と膜4との境界で正確にエツチングを停止するこ
とは困難だからである。この過剰エツチングの深さは3
00〜500人程度が適当である0次工程において、こ
の厚さに低抵抗層を形成するからである。
第10図参照 n型のアモルファスシリコンII!J7を厚さ約300
人に形成し、つづいて、Ti、 AI、NiCr、 C
r、ITO等の膜8を厚さ約2.000人に形成する。
第1(b)図参照 AI、 N1Gr、 Cr、I T O等の膜8とn型
のアモルファスシリコン膜7とをリフトオフ除去して、
ソース電極81とドレイン電極82とを形成する。
以上の工程をもって製造された逆スタガード型の薄膜ト
ランジスタにおいては、ソース電極8トドレイン電極8
2が活性層41と同一平面内に形成されており、活性層
41中に発生するチャンネルが活性層41と直接接続し
ていると同時にソース電極81とドレイン電極82がゲ
ート電極2と自己整合しており、両者の重なりがないの
で、寄生容量が小さく動作速度が高く、しかも、この自
己整合はゲート電極2をマスクとする背面露光をもって
なされるので位置合わせ作業が省略されており、作業が
簡略であり、しかも製造歩留りが高い。
〔発明の効果〕
以上説明せるとおり、本発明の第1の手段においては、
アモルファスシリコン119よりなる活性層と同一平面
内に、ソース電極・ドレイン電極を形成して活性層中に
発生するチャンネルとソース電極・ドレイン電極とが直
接接触する構造とされているので、ソース電極・ドレイ
ン電極間抵抗が小さくなり、動作速度が向上している。
また、本発明の第2の手段においては、アモルファスシ
リコン膜よりなる活性層と同一平面内に、ソース電極・
ドレイン電極を形成して活性層中に発生する−    
 −1・  ・・     −−一&e  −1゛+ 
   ノ  ζノ 1争 0E し 議C古 )嚢接触
する構造に加えて、ソース電極とドレイン電極がゲート
電極と自己整合しており、両者の重なりがないので、寄
生容量が小さく動作速度が高く、しかも、この自己整合
はゲート電極をマスクとする背面露光をもってなされる
ので位置合わせ作業が省略されており、作業が簡略であ
り、しかも製造歩留りが高い。
【図面の簡単な説明】
第1 (a)図は、本発明の第1の手段に係る逆スタガ
ード型薄膜トランジスタの断面図である。 第2〜5図は、本発明の第1の手段に係る逆スタガード
型薄膜トラ゛ンリスタ主要工程完了後の断面図である。 第1 (b)図は、本発明の第2の手段に係る逆スタガ
ード型Q膜トランジスタの断面図である。 第6〜10図は、本発明の第2の手段に係る逆スクガー
ド型薄膜トランジスタ主要工程完了後の断面図である。 第11図は、従来技術に係る逆スタガード型薄膜トラン
ジスタの断面図である。 1争−争絶縁物板(ガラス基板)、  2 ・ ・ ・
ゲート電極、  3番・拳ゲート絶縁膜、  4・・−
アモルファスシリコン膜、 41・ 番 ・アモルファ
スシリコン膜よりなる活性層、  5 ・ −拳パッシ
ベーション膜(SiO膜)、 6・−−レジスト膜、 
el−−−レジストマスク、  7−Φ・n型のアモル
ファスシリコン膜、  8 ・ Φ φ導電体膜(Ti
、 AI、NiCr、Cr、ITO等の膜)。 81−会・ソース電極、 82111+11ドレイン電
極。 本灸明隼1例のエル図 第51J 本頚明う’f−1づ列 第1(a)図 ノ瞥92ト8月  8Zイfりの工法1図第6図 本発明 を1例の工萩図 第 2 図 峯般明冴1伊jつエル図 第 3 図 本発明 1i訳のL社区 第4図 本発明 掻Zρ]り工修ヌ 第7図 本発明 答Zψ]のエル図 第8図 、14;e)4   ’4 z J’J (7) 二f
L(IJJ第9図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 [1]絶縁物板(1)上にゲート電極(2)が設けられ
    、 該ゲート電極(2)を覆ってゲート絶縁膜(3)が設け
    られ、 該ゲート絶縁膜(3)上に、前記ゲート電 極(2)に対応する大きさのアモルファスシリコン膜(
    4)よりなる活性層(41)が設けられ、該活性層(4
    1)を挟んで該活性層と同一平面内にソース電極(81
    )とドレイン電極(82)とが設けられてなることを特
    徴とする薄膜トランジスタ。 [2]透光性絶縁物板(1)上に非透光性ゲート電極(
    2)を形成し、 ゲート絶縁膜(3)とアモルファスシリコン膜(4)と
    を形成し、 レジスト膜(6)を形成した後、前記非透光性ゲート電
    極(2)をマスクとして、前記透光性絶縁物板(1)の
    側から露光して、パターニングしてレジストマスク(6
    1)を形成し、 該レジストマスク(61)を使用して前記アモルファス
    シリコン膜(4)をパターニングし、導電体膜(8)を
    形成した後、レジストマスク(61)を使用してなすリ
    フトオフ法を使用してソース電極(81)とドレイン電
    極(82)とを形成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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