JPH05152326A - 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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JPH05152326A
JPH05152326A JP31784991A JP31784991A JPH05152326A JP H05152326 A JPH05152326 A JP H05152326A JP 31784991 A JP31784991 A JP 31784991A JP 31784991 A JP31784991 A JP 31784991A JP H05152326 A JPH05152326 A JP H05152326A
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thin film
resist
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pattern
forming
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JP31784991A
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Tetsuya Kawamura
哲也 川村
Mamoru Furuta
守 古田
Tatsuo Yoshioka
達男 吉岡
Hiroshi Tsutsu
博司 筒
Yutaka Miyata
豊 宮田
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
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    • H01L29/66477Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 LDD領域がほぼ同一の幅のLDD構造を有
する高性能で小型のポリシリコンTFTを提供するこ
と。 【構成】 基板1上に半導体薄膜10と絶縁体薄膜11
と導電性薄膜12を形成する工程と、導電性薄膜12上
にレジスト13のパタ−ンを作成する工程と、このレジ
スト13のパタ−ンと比べてサイドエッチングを有する
形状に導電性薄膜12をエッチングすることにより電極
を形成する工程と、レジスト13のパタ−ンを用いて電
極形成時のサイドエッチングより小さなサイドエッチン
グ量で絶縁体薄膜11をエッチングする工程と、半導体
薄膜10へ高濃度のド−ピング(第1のド−パント導入
工程)を行う工程を使って薄膜トランジスタを製造す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶を駆動する液晶表
示装置や画像読み取り用センサ等に用いられている薄膜
トランジスタの製造方法、とりわけ比較的低温(600
℃以下)で形成されたポリシリコン薄膜を用いたポリシ
リコン薄膜トランジスタの製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】以下、液晶表示装置用に応用検討が進め
られているポリシリコン薄膜トランジスタ(以下TFT
と呼ぶ)とその製法の一例を説明する。
【0003】近年TFTを用いた液晶表示の分野では、
比較的低温(600℃以下)で形成されたポリシリコン
TFTが注目を集めている(例えば雑誌「フラットパネ
ル・ディスプレイ1991」,pp.117[日経BP社発
行]を参照)。ところで、ポリシリコンTFTの重大な
欠点の一つにリ−ク電流が大きいことがあげられ、特に
画素電極用のTFTの場合大きな問題となる。このため
オフセット構造やLDD(ライトリィ−・ド−プト・ド
レイン)構造のトランジスタの検討がなされている。図
3は従来のLDD構造のポリシリコンTFTの製造方法
を説明するためのトランジスタ部の工程断面図である。
以下に、この従来の製法について簡単に説明する(ポリ
シリコンTFTの製造方法については、世良他、198
9年秋期、第50回応用物理学会学術講演会講演予稿集
27a−A−2,pp.539を参照)。
【0004】まず基板1上にソ−スドレインとなるべき
部位に高濃度の不純物を含んだポリシリコン層2を形成
し、その上にアモルファスシリコン層3を形成する(図
3(a))。次にエキシマレ−ザ−を照射することによ
りアモルファスシリコン層3を多結晶化しポリシリコン
層3’を形成する(図3(b))。次にゲ−ト絶縁膜4
とゲ−ト電極5を形成し、ゲ−ト電極5をド−ピングマ
スクにイオン注入を行い低濃度のソ−スドレイン領域
(LDD領域)L1とL2を形成する。つづいてパッシ
ベイション膜6を形成し、メタル電極7を形成すること
によりLDD構造のTFTを作製している。なおポリシ
リコン層2とゲ−ト電極5は露光機を用いたフォトリソ
グラフィ−工程でパタ−ン形成されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図3の
ような製法でLDD構造のポリシリコンTFTを作製す
る場合、以下の課題が問題となる。
【0006】すなわち、露光機を使ったフォトマスクの
位置合わせにはばらつきがあるため、低濃度のソ−スド
レイン領域(LDD領域)L1とL2の幅が場所により
変化してしまい、このためトランジスタ特性にばらつき
が生じるという点である。液晶表示装置の場合非常に多
数(数万〜数百万個)のトランジスタをばらつきなく作
る必要があり、特に大型基板を用いる場合、複数の露光
領域を繋ぎ合わせて分割露光する場合が多く、繋目の部
分でL1とL2の比が急激に変化する場合があり事態は
深刻である。
【0007】次に、LDD領域はソ−スドレイン領域2
とゲ−ト電極5との2つのパタ−ン間に確実に作る必要
があり、これに伴い、LDD領域L1とL2の幅は位置
合わせマ−ジンの倍以上の幅(液晶表示装置の製造に用
いる大型基板対応の露光機では数μmの幅)で設計する
ことが必要となる。このためLDD構造を取らない場合
に比べて素子サイズが大きくなるという問題が2つめの
課題である。液晶表示装置の画素電極用TFTが目的の
場合、できるだけ画素の開口率(有効領域)を大きく取
る必要があるので、素子サイズがしばしば設計上の問題
点となる。とりわけ高密度のタイプでは素子サイズをい
かに小さくするかが大きな課題となっている。
【0008】本発明は、このような従来のTFTの製造
方法の課題を考慮し、LDD領域がほぼ同一の幅にで
き、素子サイズを小さくできるTFTの製造方法を提供
することを目的とするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に半導
体薄膜と絶縁体薄膜と導電性薄膜を形成する工程と、導
電性薄膜上にレジストのパタ−ンを作成する工程と、こ
のレジストのパタ−ンと比べてサイドエッチングを有す
る形状に導電性薄膜をエッチングすることにより電極を
形成する工程と、レジストのパタ−ンを用いて電極形成
時のサイドエッチングより小さなサイドエッチング量で
絶縁体薄膜をエッチングする工程と、半導体層へ高濃度
のド−ピング(第1のド−パント導入工程)を行う工程
を使って薄膜トランジスタを製造する。
【0010】
【作用】本発明では、電極の周りに露光機等の位置合わ
せ機構を持った装置を使うことなく、しかもセルフアラ
インにLDD領域が形成され、かつゲ−ト電極の両サイ
ドに作り込まれるLDD領域はほぼ同一の幅でできあが
る。しかも条件によっては露光機の位置合わせマ−ジン
よりはるかに小さい幅でLDD領域が形成されることに
なる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0012】図1は本発明の一実施例の薄膜トランジス
タの製造方法を説明するための工程断面図である。
【0013】SiO2膜をアンダ−コ−トとして被着した基
板1上にプラズマCVD法でアモルファスシリコン(膜
厚約100nm)を形成する。この後アモルファスシリ
コン中の水素の一部を取り去るために450℃で1時間
真空中でアニ−ルを行い、さらにトランジスタ素子サイ
ズにアモルファスシリコンを分離(エッチングによるパ
タ−ン形成)した後、エキシマレ−ザ−光(波長308
nm)を照射し結晶化を行い、ポリシリコン層10を形
成する(図1(a))。次にゲ−ト絶縁膜として用いる
SiO2薄膜11をECR−CVD法で被着し、さらにCr薄
膜12(膜厚50〜100nm)をスパッタ法で被着す
る。そしてゲ−ト電極を形成する部位にフォトレジスト
(この場合長瀬ネガレジスト747を用いた)のパタ−
ン13を形成する(図1(b))。次に、Cr薄膜をウェ
ットエッチングでエッチングしオ−バ−エッチングをか
けることによりレジストのパタ−ン端から約1μm内側
までサイドエッチングを行いゲ−ト電極12’を形成す
る(図1(c))。そして十分に水洗そして乾燥させた
後、基板1に対して160℃の温度で30分間ベ−キン
グを行いサイドエッチング部をレジスト13でカバ−す
る(ネガレジストの多くがこの製法に適している)。
【0014】この状態のレジストを使ってゲ−ト絶縁膜
として用いるSiO2薄膜11を異方性の高いドライエッチ
ング法でエッチングしSiO2薄膜パタ−ン11’を形成す
る(図2(d))。このときSiO2薄膜11のサイドエッ
チング量SE1はゲ−ト電極のサイドエッチング量SE
2より小さくなるように設定している。この後レジスト
13を除去し、イオンシャワ−ド−ピング法(あるいは
バケットタイプイオンド−プ法;たとえば、イクステンテ゛ット゛
アフ゛ストラクト オフ゛ 22(1990インターナショナル)コンフェレンス オンソリット゛ ステー
ト テ゛ハ゛イセス アント゛ マテーリアルス゛(Extended Abstracts of the
22nd (1990 international) Conference on SOLID STAT
E DEVICES AND MATERIALS),PP.971 またはPP.1197 に記
述されている方法である)を用いてド−ピング(第1の
ド−パント導入工程)を行った(図2(e))。そして
この後、エキシマレ−ザ−光を再度照射することにより
導入されたド−パントの活性化をはかり、層間絶縁用の
絶縁膜SiO2膜14を形成し、コンタクトホ−ルを形成
し、メタル配線15を形成することによりポリシリコン
薄膜トランジスタが完成する(図2(f))。なお図面
には記入していないが、このトランジスタを作り込んだ
基板1を水素プラズマにさらす事によりトランジスタ特
性の改善を行っている。そしてこの製造方法の場合(図
2(f))のL3部がLDD領域となる。
【0015】
【発明の効果】以上説明したように、本発明を実施する
ことにより、ゲ−ト電極の周りにセルフアラインにLD
D領域が形成され、かつゲ−ト電極の両サイドに作り込
まれるLDD領域はほぼ同一の幅でできあがる。
【0016】このため両サイドのLDD領域の幅とバラ
ンスが従来例のように場所によりばらつくことはなくな
り、これに伴うトランジスタ特性のばらつきがたいへん
小さくなる。
【0017】また、LDD領域はゲ−ト電極エッチン時
のサイドエッチング部を活用して作成しており、フォト
マスク工程の位置合わせマ−ジンよりはるかに小さな幅
(サブミクロンも可能)で作成でき、従来のLDD構造
を取らない場合とほぼ同一サイズでありながらリ−ク電
流の小さいLDD構造をもった薄膜トランジスタを作成
できるという長所を有する。従って、たとえばより高性
能な液晶表示が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明にかかる一実施例の薄膜トランジルタの
製造方法を説明するための一部の工程断面図である。
【図2】本発明にかかる一実施例の薄膜トランジルタの
製造方法を説明するための残りの工程断面図である。
【図3】従来の薄膜トランジルタの製造方法を説明する
ための工程断面図である。
【符号の説明】
1 基板 2,3’,10 ポリシリコン層 3 アモルファスシリコン層 4,12’ ゲ−ト絶縁膜 5 ゲ−ト電極 6 パッシベイション膜 7 メタル電極 11 SiO2薄膜 12 Cr薄膜 13 レジストのパタ−ン L1〜L3 LDD領域 SE1,SE2 サイドエッチング量
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 筒 博司 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 宮田 豊 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に半導体薄膜を形成する工程と、
    絶縁体薄膜を形成する工程と、導電性薄膜を形成する工
    程と、前記導電性薄膜上にレジストのパタ−ンを作成す
    る工程と、前記レジストのパタ−ンと比べてサイドエッ
    チングを有する形状に前記導電性薄膜をエッチングする
    ことにより電極を形成する工程と、前記レジストのパタ
    −ンを用いて前記電極形成時のサイドエッチングより小
    さなサイドエッチング量で前記絶縁体薄膜をエッチング
    する工程と、前記半導体薄膜へのド−パント導入工程と
    を備えたことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方
    法。
  2. 【請求項2】 絶縁体薄膜のエッチング工程に先だって
    前記レジストにべ−キングを行い電極形成時の前記サイ
    ドエッチングの少なくとも一部分を前記レジストでカバ
    −することを特徴とする請求項1記載の薄膜トランジス
    タの製造方法。
  3. 【請求項3】 前記レジストにネガタイプのレジストを
    用いることを特徴とする請求項2記載の薄膜トランジス
    タの製造方法。
  4. 【請求項4】 基板に絶縁性基板を用い、かつレ−ザ−
    照射により結晶化を行った多結晶シリコン薄膜を前記半
    導体薄膜に用いることを特徴とする請求項1記載の薄膜
    トランジスタの製造方法。
  5. 【請求項5】 ド−パント導入工程にイオン注入法、イ
    オンシャワ−ド−ピング法またはプラズマド−ピング法
    を用いることを特徴とする請求項1記載の薄膜トランジ
    スタの製造方法。
JP31784991A 1991-12-02 1991-12-02 薄膜トランジスタの製造方法 Pending JPH05152326A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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