JPS63102367A - 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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JPS63102367A
JPS63102367A JP61249108A JP24910886A JPS63102367A JP S63102367 A JPS63102367 A JP S63102367A JP 61249108 A JP61249108 A JP 61249108A JP 24910886 A JP24910886 A JP 24910886A JP S63102367 A JPS63102367 A JP S63102367A
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JP
Japan
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layer
electrode
thin film
patterning
film transistor
Prior art date
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Pending
Application number
JP61249108A
Other languages
English (en)
Inventor
Tomoyuki Kawashima
河島 朋之
Shinji Nishiura
西浦 真治
Eizo Tanabe
田辺 英三
Kyoichi Urabe
ト部 恭一
Yukio Takeda
幸雄 武田
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.)
Fuji Electric Co Ltd
Original Assignee
Fuji Electric Co Ltd
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Filing date
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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  • General Physics & Mathematics (AREA)
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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】 【発明の属する技術分野】
本発明は、液晶ディスプレイなどの表示装置の駆動に用
いる薄膜トランジスタの製造方法に関する。
【従来技術とその問題点】
液晶ディスプレイなどの薄型表示装置は、電卓や時計な
どの小型電子機器用の表示装置として大量に使用され、
現在では表示画面の大型化と高画質化を目標としている
。大画面で高画質な表示を行う方法として、画面の各画
素にスイッチング素子を設けたアクティブマトリクス方
式が有効である。 アクティブマトリクス方式に用いるスイッチング素子と
しては、薄膜半導体材料として多結晶シリコンやCd’
s、テルル、アモルファスシリコンなどを用いた薄膜ト
ランジスタ (TPT)などの3端子素子やMUM  
(金属−絶縁体−金属)素子。 バリスタ、ダイオードなどの2端子の非線形素子などが
提案されており、特に低温プロセスで形成でき、低価格
な基板を使用できるという特徴から、薄膜半導体材料と
してアモルファスシリコン (以下a−5iと記す)を
用いたアクティブマトリクス方式が最も期待されている
。 アクティブマトリクス方式による表示装置では、表示特
性を向上させるために、微小面積のスイッチング素子を
基板上に高密度に形成することが要求される。このため
、スイッチング素子を製造する際に、フォトマスクのパ
ターンを正確に位置合わせしてパターニングするフォト
リソグラフィ工程を繰り返すことによる微細加工技術が
必要となる。 ところが、従来の薄膜トランジスタを用いるアクティブ
マトリクス方式では薄膜トランジスタの製造工程におい
て、パターン形成するときに使用するフォトマスクの数
が多(、従って高精度の微細加工技術が要求されるフォ
トリソグラフィ工程の繰り返す数が多くなるため、歩留
りが低下しその結果コストが上昇してしまうという問題
があった。このような従来の薄膜トランジスタの製造工
程の問題点について、図面を引用して具体的に説明する
。 第2図は、従来の製造方法で形成される薄膜トランジス
タの平面図であり、第3図fa)〜(f)は第2図B−
B”線断面で従来の製造工程を示す。すなわち、ガラス
基板1の上に透明導電膜を形成し、第一のフォトマスク
を用いてのフォトリソグラフィでパターニングして画素
透明電極2を形成しく第3図+a))、次に第一金属層
を形成し第二のフォトマスクを用いたフォトリソグラフ
ィでパターニングしてゲート金属電極3を形成する (
第3図(1)))。 つづいて、ゲート絶縁膜4.ノンドープa−Sij15
1およびn″ a−S4層52を積層し (第3図(C
))、第三のフォトマスクを用いたフォトリソグラフィ
でa −5i層51.52をパターニングし (第3図
(d))、第四のフォトマスクを用いたフォトリングラ
フィでゲート絶縁膜をパターニングしてコンタクトホー
ル6を形成する (第3図1et)、そして、第二金属
層を形成し、第五のフォトマスクを用いたフォトリング
ラフィでパターニングしてドレイン電極7とソース電極
8を形成し、さらにドレイン電極7、ソース電極8をマ
スクにして両電極間のn。 a −St層52を除去する (第3図(f))。ソー
ス電極8はコンタクトホール6を通して画素透明電極2
と電気的に接続されている。 第3図tal〜(flに示すように、従来の薄膜トラン
ジスタの製造方法では5種類のフォトマスクが必要であ
り、これら5種類のフォトマスクのパターンを高精度の
位置合わせを行い微細加工するフォトリソグラフィ工程
を繰り返さねばならないので、歩留りが低下し、そのた
めコストが上昇してしまう、その結果、従来の薄膜トラ
ンジスタを用いるアクティブマトリクス方式では、大画
面で高画質な表示装置は実用化されていない。
【発明の目的] 本発明は、上述の問題点を解決し、使用するフォトマスクの数が少なく、従ってフォトマスクのパターンの位置合わせの回数が少なくてすみ、製造歩留りを向上できる薄膜トランジスタの製造方法を提供することを目的とする。 【発明の要点】
本発明は、透明絶縁基板上に設けられたゲート電極を絶
縁層を介して薄膜半導体層が覆い、その半導体層の反絶
縁層側表面の両側に被着されるソース電極、ドレイン電
極の一方が基板上の透明電極とが接続される薄膜トラン
ジスタの製造方法が、基板上に透明導電膜および金属層
を積層し、その積層膜の透明電極およびゲート電極領域
を残すパターニングをする工程と、上面に絶縁層および
半導体層を積層し、パターニングする工程と、さらに上
面に金属層を被着し、ソース電極およびドレイン電極を
パターニングする工程と、透明電極上の金属層の少なく
とも露出する部分を除去する工程とを含むもので、フォ
トリソグラフィによるパターニングが3回で、フォトマ
スクを3種類用いるだけであるから、上記の目的が達成
される。
【発明の実施例】
第1図(δ)〜(g)は、本発明の一実施例の製造工程
を第4図に示した平面図のA−A’線断面で示した図で
、第2.第3図と共通の部分には同一の符号が付されて
いる。先ず、ガラス基板1の上に透明導電膜20として
スパッタリング法によりITOを膜厚700人に被着し
、さらに第一金属層30としてスパッタリング法により
膜厚1000人のCrを積層したのち (第1図fat
)、第一のフォトマスクを用いたフォトリソグラフィに
よりCr層30をCC1#と0.ガスを用いたプラズマ
エツチングによりバターニングし、さらにITO膜20
を塩化第二鉄と塩酸の水溶液を用いてウェットエツチン
グによりバターニングし、下面にITO膜20を有する
ゲート金属電極3および上面にCrN30を有する画素
透明電橋2を形成する (第1図(b))0次にゲート
絶縁膜4としてシランガスとアンモニアを用いてプラズ
マCVD法により5IsNaを膜厚3000人に被着し
、そして同じ反応装置内でa−3#層51をシランガス
を用いたプラズマCVD法により膜厚4000人に、さ
らに不純物添加層としてn″a−srl152をシラン
ガスとホスフィンを用いたプラズマCVD法により膜厚
200人に成膜した (第1図(C1)、第二のフォト
マスクを用いたフォトリソグラフィでn”a−51層5
2+  a  St層51およびSi*Nn膜4をcp
、と02ガスを用いてプラズマエツチングにより連続し
てバターニングした (第1図(dl)、次に、第二の
フォトマスクを用いてバターニングしたn’a −3t
層52.ノンドープa −5il151および5isN
a 4をマスクにして画素透明電極2上のCr第一金属
層30をCC]#と0!ガスを用いてプラズマエツチン
グにより除去した(第1図(Il+)、次いで、第二金
属層として膜厚1000人のCrの下層と膜厚1−のり
の上層とからなる複層膜をスパッタリング法により形成
し第三のフォトマスクを用いるフォトリソグラフィでM
をCC11と^rガスを用い、CrをCCl4と0□ガ
スを用いてプラズマエツチングによってバターニングす
ることによりドレイン電極7および画素電極2に接続さ
れるソース電極8を形成した (第1図(f))。 電極複層膜の下層のCrは上層の配線電極であるMとI
TO画素透明ttfM2との密着性の向上やMとa −
3tとの相互拡散による素子特性の低下を防止するため
にm能するものである。そして、第三のフォトマスクで
バターニングしたドレイン電極7およびソース電極8を
マスクとして両電極のオーム接触に役立つ部分以外のn
”a −3t層52をCPaとOtガスを用いるプラズ
マエツチングによりバターニングした く第1図fl)
。以上のように、本発明による製造方法では、フォトマ
スクは第一、第二、第三の3種類しか用いないため、製
造工程を簡略化できる。また、第3図の従来例のように
透明電極2の上を絶縁膜4が覆っていないので透明度が
向上する。 第5図は本発明によって製造されたチャネル長10m、
チャネル中80−の薄膜電界効果トランジスタの特性を
示し、縦軸はドレイン電流の対数値であり、横軸はゲー
ト電圧である。ドレイン電圧は10Vで、図示のように
良好なトランジスタ特性が得られた。 透明絶縁基板1としてガラス板のほかに高分子材料板、
透明電極2としてITO膜のほかにSn0g膜、金属薄
膜、ゲート金属電極3の材料にはCr以外にTi、 M
o、 Ni、ゲート絶縁膜4の材料には513N4のほ
かにSiOよをそれぞれ用いることができ、ソースおよ
びドレイン電極7,8にはA7.Cr以外にTi。 N1. Moなどを用いてもよく、単層構造でもよい。 そして、各薄膜の形成には真空蒸着法、スパッタリング
法、プラズマCVD法、光CVD法などを通用できる。 第6図(al〜(d)は本発明の別の実施例の製造工程
を示す断面図で、第1図と共通の部分には同一の符号を
付している。第6図(alは、第1図+a+〜(dlと
同様の方法により第一のフォトマスクを用いたフォトリ
ソグラフィでCrゲート金属電極3とITO画素透明電
極2を形成し、第二のフォトマスクを用いたフォトリソ
グラフィで513N4ゲート絶縁膜4、a −3#層5
1およびn′″a−31層52を基板1の上に形成した
ものである0次に、スパッタリング法により膜厚100
0人のCrJi9と膜厚1−のA7層lOを積層し、第
三のフォトマスクを用いたフォトリソグラフィによりレ
ジスト11のパターンを形成した (第6図山))。次
にレジスト11をマスクとして、Ar[10をCC1*
とArガスを用い、Cr1g9をCCl4と0□ガスを
用いてプラズマエツチングすることにより、ドレイン電
極7とソース電極8をパターニングし、続いてCC1,
と02ガスを用いるプラズマエツチングによりITO画
素透明電極2上のCr第一金属層30を除去した (第
6図(C))。そして第三のフォトマスクでパターニン
グしたドレイン電極7およびソース電極8をマスクとし
て、両電極の間を短絡するn”、1l−3*層52をC
F、と03ガスを用いるプラズマエツチングにより除去
した(第6図fd))、本実施例においては、ソースお
よびドレイン電極を構成するCr層9とITO画素透明
’Tlt極2上のCr第一金属層30を連続してパター
ニングできる利点がある。
【発明の効果】
本発明によれば、透明11極とゲート金属電極のパター
ニングを同一フォトマスクで行い、ゲート絶縁膜と半J
体層とのパターニングを同一フォトマスクで行うことに
より、フォトマスクの数を従来の方法より少なくでき、
従来の製造工程に比較して筒車な製造工程で表示装置駆
動用のスイッチング素子を均一な特性で形成できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の製造工程を第4図のA−A
’腺断面で順次示す断面図、第2図は従来の製造方法に
よる薄膜トランジスタの平面図、第3図はその製造工程
を第2図のB−B’線断面で順次示す断面図、第4図は
第1図の実施例で製造される薄膜トランジスタの平面図
、第5図は第1図。 第2図に示した薄膜トランジスタの特性線図、第6図は
本発明の別の実施例の製造工程を順次示す断面図である
。 1ニガラス基板、2:画素透明電極、20:透明導電膜
、3:ゲート金属電極、30:第一金属層、4:ゲート
酸化膜、51:a−S1層、52:n″a−St層、7
:ドレイン電極、8:ソース電極、9:Cr層、lQ:
A7N。 第2図 第4図 !s5図 第6図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)透明絶縁基板上に設けられたゲート電極を絶縁層を
    介して薄膜半導体層が覆い、該半導体層の反絶縁層側表
    面の両側に被着されるソース電極およびドレイン電極の
    一方が基板上の透明電極に接続される薄膜トランジスタ
    の製造方法において、基板上に透明導電膜および金属層
    を積層し、該積層膜の透明電極およびゲート電極領域を
    残すパターニングをする工程と、上面に絶縁層および半
    導体層を積層しパターニングする工程と、さらに上面に
    金属層を被着しソース電極およびドレイン電極をパター
    ニングする工程と、透明電極上の金属層の少なくとも露
    出する部分を除去する工程とを含むことを特徴とする薄
    膜トランジスタの製造方法。 2)特許請求の範囲第1項記載の方法において、透明電
    極上の金属層を、パターニングされた絶縁層と半導体層
    の積層をマスクとして除去することを特徴とする薄膜ト
    ランジスタの製造方法。 3)特許請求の範囲第1項記載の方法において、透明電
    極上の金属層を、ソース電極およびドレイン電極をマス
    クとして除去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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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7382420B2 (en) 2002-03-28 2008-06-03 Sharp Kabushiki Kaisha Substrate for liquid crystal display device, liquid crystal display device provided with the same, and manufacturing method of the same

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