JPH095790A - 薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 基板の下面側からの背面露光を行って半導体
チャネル層のパターニングを行う際に、短時間でレジス
ト層の十分な露光を行うことができる薄膜トランジスタ
の製造方法を提供する。 【構成】 透明な基板上に不透明なゲート電極を形成す
る工程、前記ゲート電極の形成領域を含めた前記基板全
面に、透明な絶縁層を介して半導体チャネル層および不
純物ドープ層を順に形成する工程、前記不純物ドープ層
上の全面に、可視光に感度を有するレジスト層を形成す
る工程、前記基板の下面側から光を照射し、前記ゲート
電極をマスクとして前記レジスト層を露光する工程、前
記レジスト層を現像し、露光部を除去する工程、およ
び、前記レジスト層の非露光部をマスクとして用い、前
記半導体チャネル層および前記不純物ドープ層をエッチ
ングし、不必要な半導体チャネル層および不純物ドープ
層を除去する工程、を有し、露光を行う光として、半導
体チャネル層や不純物ドープ層に吸収され易い紫外光域
の光ではなく、可視光域の光を用いることができ、短時
間でレジスト層の十分な露光を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は薄膜トランジスタの製造
方法に係り、特に基板の下面側からの背面露光を行う薄
膜トランジスタの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】薄膜トランジスタは、特に液晶ディスプ
レイの分野での利用価値が高く、その需要は今後益々増
大してゆくものと思われる。薄膜トランジスタは、通
常、ガラス基板上にゲート電極を形成し、この上に絶縁
層を介してソース電極およびドレイン電極、ならびに真
性半導体からなる半導体チャネル層を形成した能動素子
である。半導体チャネル層は、ソース電極とドレイン電
極との間の領域に形成される層であり、ゲート電極に印
加する電圧を制御することにより、半導体チャネル層を
導通状態としたり、非導通状態とすることができ、これ
により、薄膜トランジスタはソース電極とドレイン電極
との間がＯＮ／ＯＦＦするスイッチング素子としての動
作を行うことができる。

【０００３】このような薄膜トランジスタを液晶ディス
プレイに応用する場合には、１画素に１個の薄膜トラン
ジスタが存在するように、基板上に薄膜トランジスタを
縦横にマトリックス状に配列する。そして、例えば、ゲ
ート電極をこのマトリックスの横方向に延設し、ソース
電極をこのマトリックスの縦方向に延設し、各薄膜トラ
ンジスタにおいてドレイン電極を１画素に対応する表示
（画素）電極に接続すれば、ゲート電極とソース電極と
の組み合わせにより、任意の画素に対応する表示（画
素）電極の電位を制御することができる。

【０００４】上述のような構造をもつ薄膜トランジスタ
を効率よく製造する方法として、基板の下面側から背面
露光を行う方法（特開平２−１９６２２２号、特開平２
−２５００３７号）が提案されている。この方法では、
半導体チャネル層のパターニングにおいて、基板の下面
側から光を照射することによりゲート電極をマスクとし
て用いたレジスト層の露光が行われる。このように、ゲ
ート電極をマスクとして利用することにより、パターニ
ングの工程を単純化させることができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】上述のような背面露光
を用いる薄膜トランジスタの製造方法では、基板の下面
側から照射された光は、基板、絶縁層、半導体チャネル
層を透過してレジスト層を感光させる必要がある。しか
しながら、光が透過する各層の中で、半導体チャネル層
は比較的透光度が低いため、この層が厚くなると、照射
された光のかなりの部分が層内部で吸収されてしまい、
レジスト層を感光させるために必要な光量が得られない
おそれがある。特に、通常用いられている有機レジスト
の感光帯である紫外域の光は、半導体チャネル層におい
て吸収され易い。このため、レジスト層を十分に感光さ
せるためには、長い露光時間が必要になっている。

【０００６】一方、半導体チャネル層の厚みを小さくす
ることにより、レジスト層の感光度を向上させることも
できるが、この場合、半導体チャネル層上に形成された
不純物ドープ層をエッチングする後工程において、オー
バーエッチングが生じると、半導体チャネル層が全て除
去されてしまう危険性があり、半導体チャネル層は一定
以上の厚みを確保せざるを得ないのが現状である。

【０００７】本発明は上述のような実情に鑑みてなされ
たものであり、基板の下面側からの背面露光を行って半
導体チャネル層のパターニングを行う際に、短時間でレ
ジスト層の十分な露光を行うことが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。

【０００８】

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、透
明な基板上に不透明なゲート電極を形成する工程、前記
ゲート電極の形成領域を含めた前記基板全面に、透明な
絶縁層を介して半導体チャネル層および不純物ドープ層
を順に形成する工程、前記不純物ドープ層上の全面に、
可視光に感度を有するレジスト層を形成する工程、前記
基板の下面側から光を照射し、前記ゲート電極をマスク
として前記レジスト層を露光する工程、前記レジスト層
を現像し、露光部を除去する工程、および、前記レジス
ト層の非露光部をマスクとして用い、前記半導体チャネ
ル層および前記不純物ドープ層をエッチングし、不必要
な半導体チャネル層および不純物ドープ層を除去する工
程、を有するような構成とした。

【０００９】また、本発明の薄膜トランジスタの製造方
法は、透明な基板上に不透明なゲート電極を形成する工
程、前記ゲート電極の形成領域を含めた前記基板全面
に、透明な絶縁層を介して半導体チャネル層および不純
物ドープ層を順に形成する工程、前記不純物ドープ層上
に、ソース電極およびドレイン電極を形成する工程、前
記ソース電極と前記ドレイン電極の形成領域を含めた前
記不純物ドープ層の全面に、可視光に感度を有するレジ
スト層を形成する工程、前記基板の下面側から光を照射
し、前記ゲート電極をマスクとして前記レジスト層を露
光する工程、前記レジスト層を現像し、露光部を除去す
る工程、および、前記レジスト層の非露光部をマスクと
して用い、前記半導体チャネル層および前記不純物ドー
プ層をエッチングし、不必要な半導体チャネル層および
不純物ドープ層を除去する工程、を有するような構成と
した。

【００１０】さらに、本発明の薄膜トランジスタの製造
方法は、前記レジスト層を、アルカリ可溶性ポリマー、
酸分解性の溶解阻止剤、光酸発生剤、増感色素からなる
レジストを用いて形成するような構成とした。

【００１１】また、本発明の薄膜トランジスタの製造方
法は、前記レジスト層を、アルカリ可溶性基を疎水性構
造でブロックしたポリマー、光酸発生剤、増感色素から
なるレジストを用いて形成するような構成とし、さら
に、前記ポリマーとして下記の一般式（Ｉ）、一般式
（II）および一般式(III) に示されるようなポリマーの
少なくとも１種を用いるような構成とした。

【００１２】

【化４】

【００１３】

【化５】

【００１４】

【化６】 （式中、Ｒ¹ 、Ｒ² 、Ｒ³ はそれぞれ独立に水素原子を
除く他の元素あるいは置換基である）

【００１５】

【作用】透明な基板の下面側から照射された光は、ゲー
ト電極が形成されていない領域で半導体チャネル層、不
純物ドープ層を透過してレジスト層を感光させるが、こ
のレジスト層は可視光に感度を有しているので、露光を
行う光として、半導体チャネル層や不純物ドープ層に吸
収され易い紫外光域の光ではなく、可視光域の光で露光
を行うことができ、短時間でレジスト層の十分な露光を
行うことができる。

【００１６】

【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。

【００１７】まず、従来の一般的な薄膜トランジスタの
構造を簡単に説明する。図１は、一般的な液晶ディスプ
レイに薄膜トランジスタを利用する場合に、複数の薄膜
トランジスタをマトリックス状に配列した状態を示す平
面図である。図１において実線で示される部分がゲート
電極Ｇである。このゲート電極Ｇは、図の横方向に伸び
液晶ディスプレイの走査線に対応する主部と、この主部
から図の下方に伸び、各トランジスタ素子についてのゲ
ートとして作用するゲート部とによって構成されてい
る。一方、図１において破線で示される部分がソース電
極Ｓであり、このソース電極Ｓは図の縦方向に伸び、液
晶ディスプレイのデータ線として機能する。このよう
に、横方向に配列された複数のゲート電極Ｇと、縦方向
に配列された複数のソース電極Ｓとによって多数の升目
が形成され、この各升目に表示電極Ｅ（図に二点鎖線で
示す）が形成されている。この各表示電極Ｅに対して電
気的に接続するように各ドレイン電極Ｄ（図に一点鎖線
で示す）が形成されており、各ドレイン電極Ｄとソース
電極Ｓとの間に、半導体チャネル層Ａ（図に点線で示
す）が形成されている。各半導体チャネル層Ａには、ゲ
ート電極Ｇのゲート部が重なっており、このゲート電極
Ｇに印加する電圧によって、半導体チャネル層Ａ内のチ
ャネルをＯＮ／ＯＦＦ制御することができる。

【００１８】上述の構造において、１組の薄膜トランジ
スタは、ドレイン電極Ｄ、ソース電極Ｓ、これらの間に
形成された半導体チャネル層Ａ、および、この半導体チ
ャネル層Ａを制御するためのゲート電極Ｇとによって構
成されている。図１には、４組の薄膜トランジスタが形
成されている状態が示されているが、実際には多数の薄
膜トランジスタが２次元平面上に形成され、各表示電極
Ｅを１画素とするディスプレイが形成される。そして、
特定の１走査線に対応するゲート電極Ｇに所定の電圧を
印加すれば、図の横一列に並んだ薄膜トランジスタのチ
ャネル層をＯＮ状態にすることができ、データ線として
各ソース電極Ｓに与えた信号値を表示電極Ｅに書き込む
ことができる。別言すれば、図の横方向に配列された複
数のゲート電極Ｇと、図の縦方向に配列された複数のソ
ース電極Ｓとに対して、選択的に電圧を印加することに
より、２次元平面上に配列された多数の表示電極Ｅのう
ちの所望の表示電極に所望の電荷を蓄積することができ
る。

【００１９】図２は図１に示される液晶ディスプレイの
Ｘ−Ｘ´線における縦断面図である。図２において、ガ
ラス基板１上にゲート電極２（図１のゲート電極Ｇに対
応）が形成されており、このゲート電極２を覆うように
ゲート絶縁層３を介して半導体チャネル層４（図１の半
導体チャネル層Ａに対応）が形成されている。また、ド
レイン側不純物ドープ層５Ｄを介してドレイン電極６Ｄ
（図１のドレイン電極Ｄに対応）が、ソース側不純物ド
ープ層５Ｓを介してソース電極６Ｓ（図１のソース電極
Ｓに対応）が、それぞれ形成されている。ドレイン側不
純物ドープ層５Ｄおよびソース側不純物ドープ層５Ｓ
は、半導体チャネル層４に対するオーミック接触を確保
するための中間層である。

【００２０】上述のような薄膜トランジスタを例に、第
１の発明の薄膜トランジスタの製造方法を説明する。

【００２１】図３は、第１の発明の薄膜トランジスタの
製造方法を説明するための工程図である。まず、ガラス
基板１上にフォトリソグラフィ法等によってゲート電極
２を形成し、このゲート電極２を覆うようにガラス基板
１上にゲート絶縁層３、半導体チャネル層４および不純
物ドープ層５を成膜する（図３（Ａ））。さらに、不純
物ドープ層５上に、背面露光するためのポジ型レジスト
を塗布してレジスト層７を形成する（図３（Ｂ））。

【００２２】次に、ガラス基板１の下面（背面）側から
光を照射し、ゲート電極２をマスクとしてレジスト層７
の露光を行う（図３（Ｃ））。すなわち、露光の際にゲ
ート電極２の存在しない部分では、ガラス基板１の下面
側から照射した光が、ゲート絶縁層３、半導体チャネル
層４および不純物ドープ層５を透過して、ガラス基板上
面側に位置するレジスト層７に到達し、レジストを感光
させ露光部７ａとする。これに対して、ゲート電極２が
存在する部分では、不透明なゲート電極２が光を透過さ
せないため、このゲート電極２に対応する部分のレジス
トは感光せずに非露光部７ｂとなる。

【００２３】本発明では、上記のレジスト層７を、後述
するような可視光に感度を有するポジ型レジストを用い
て形成することを特徴とする。一般に、薄膜トランジス
タでは、半導体チャネル層として水素化アモルファスシ
リコン（ａ−Ｓｉ：Ｈ）が用いられている。このａ−Ｓ
ｉ：Ｈは、紫外域の光を強く吸収する特性を有するた
め、上述のような背面露光を行った場合、従来一般的に
用いられているレジストの感光帯である紫外域の光は、
半導体チャネル層で吸収され、レジストを速やかに感光
させるだけの十分な光量が得られない。ところが、ａ−
Ｓｉ：Ｈの吸収は、波長が長くなるにつれて弱くなり、
可視光域の光では吸収が非常に弱いものとなる。特に、
波長６００ｎｍ〜７００ｎｍの光、すなわち、赤色の光
に対してａ−Ｓｉ：Ｈはほとんど吸収を示さない。した
がって、この可視光域の光を用いて背面露光を行えば、
速やかにレジスト層を露光させることができる。しかし
ながら、一般的に用いられるポジ型レジストであるノボ
ラック／ナフトキノンジアジド系レジストの感光帯は３
００ｎｍ〜４００ｎｍであり、この波長域の光は、例え
ば、膜厚０．２μｍのａ−Ｓｉ：Ｈ膜（半導体チャネル
層）における透過率が０．０１％以下である。したがっ
て、露光のために非常に長い時間を要し、実用に供し得
ないものであった。しかし、本発明では、可視光に感度
を有するポジ型レジストを用いてレジスト層７を形成す
るため、半導体チャネル層４や不純物ドープ層５に吸収
され難い可視光域の光で露光を行うことができ、短時間
でレジスト層７の十分な露光を行うことができる。

【００２４】上述のように背面露光によって、ゲート電
極２と同じパターンでレジスト層７に非露光部７ｂを形
成した後、レジスト層７を現像して露光部７ａを除去す
る（図３（Ｄ））。次いで、非露光部７ｂをマスクとし
て半導体チャネル層４、不純物ドープ層５のパターニン
グを行い、ゲート電極２と同じパターンをもつ半導体チ
ャネル層４および不純物ドープ層５を形成する（図３
（Ｅ））。その後、ソース電極６Ｓとドレイン電極６Ｄ
を従来と同様にフォトリソグラフィ法により形成し、こ
のソース電極６Ｓとドレイン電極６Ｄをマスクとしてチ
ャネル部の不純物ドープ層５を除去することにより、薄
膜トランジスタが完成する（図３（Ｆ））。

【００２５】上述の本発明の薄膜トランジスタの製造方
法では、半導体チャネル層と不純物ドープ層のパターニ
ングにおいて、高い精度の位置合わせを行う必要がない
ので、高性能のアライメント装置が不要となり、また、
短時間でレジスト層の十分な露光を行うことできるの
で、工程の大幅な効率向上が可能となる。

【００２６】次に、別の構造の薄膜トランジスタを例と
して第２の発明の薄膜トランジスタの製造方法を説明す
る。

【００２７】図４は、液晶ディスプレイに薄膜トランジ
スタを利用する場合に、複数の薄膜トランジスタをマト
リックス状に配列した状態を示す平面図である。図４に
おいて実線で示される部分がゲート電極Ｇである。ま
た、図４において破線で示される部分がソース電極Ｓで
あり、このソース電極Ｓは図の縦方向に伸び、液晶ディ
スプレイのデータ線として機能する。このように、横方
向に配列された複数のゲート電極Ｇと、縦方向に配列さ
れた複数のソース電極Ｓとによって多数の升目が形成さ
れ、この各升目に表示電極Ｅ（図に一点鎖線で示す）が
形成されている。また、ソース電極Ｓの右方には、Ｌ字
型をしたソース電極Ｓ´（図に破線で示す）が形成され
ている。一方、表示電極Ｅの左上部分は図の上方へと伸
び、ソース電極Ｓ，Ｓ´の間にドレイン電極Ｄとして位
置する。このソース電極Ｓ，Ｓ´およびドレイン電極Ｄ
は、それぞれ地点Ｐ，Ｑ，Ｒでゲート電極Ｇと立体的に
交差する構造となる。

【００２８】さらに、ゲート電極Ｇの上方で、かつ、ソ
ース電極Ｓ，Ｓ´およびドレイン電極Ｄの下方となるよ
うに、すなわち、図５にハッチングで示したようなパタ
ーン（ゲート電極、ソース電極、ドレイン電極および表
示電極の共通パターン）で半導体チャネル層Ａが形成さ
れている。

【００２９】図６は図４に示される液晶ディスプレイの
Ｘ−Ｘ´線における縦断面図であり、図７はＹ−Ｙ´線
における縦断面図である。図６および図７において、ガ
ラス基板１１上にゲート電極１２（図４のゲート電極Ｇ
に対応）が形成されており、このゲート電極１２を覆う
ようにゲート絶縁層１３を介して半導体チャネル層１４
および不純物ドープ層１５（図４、図５の半導体チャネ
ル層Ａに対応）が形成されている。また、ドレイン電極
１６Ｄおよびソース電極１６Ｓ，１６Ｓ´が、それぞれ
図４の地点Ｐ，Ｑ，Ｒに対応する位置に形成されてい
る。尚、不純物ドープ層１５は、半導体チャネル層１４
に対するオーミック接触を確保するための中間層であ
り、図４の地点Ｐと地点Ｒとの間、および地点Ｒと地点
Ｑとの間の不純物ドープ層１５は除去されている。

【００３０】次に、図４に示されるような薄膜トランジ
スタを例に、第２の発明の薄膜トランジスタの製造方法
を説明する。

【００３１】図８および図９は、第２の発明の薄膜トラ
ンジスタの製造方法を説明するための工程図である。ま
ず、ガラス基板１１上にフォトリソグラフィ法等によっ
てゲート電極１２を形成し、このゲート電極１２を覆う
ようにガラス基板１１上にゲート絶縁層１３、半導体チ
ャネル層１４および不純物ドープ層１５を成膜する。そ
の後、フォトリソグラフィ法等によってＩＴＯからなる
ソース電極１６Ｓ，１６Ｓ´とドレイン電極１６Ｄおよ
び表示電極（図示せず）を形成する（図８（Ａ）、図９
（Ａ））。次に、全面に、背面露光するためのポジ型レ
ジストを塗布してレジスト層１７を形成する（図８
（Ｂ）、図９（Ｂ））。

【００３２】次に、ガラス基板１１の下面（背面）側か
ら光を照射し、ゲート電極１２をマスクとしてレジスト
層１７の露光を行う。すなわち、露光の際にゲート電極
１２の存在しない部分では、ガラス基板１１下面側から
照射した光が、ゲート絶縁層１３、半導体チャネル層１
４、不純物ドープ層１５およびＩＴＯからなるソース電
極１６Ｓ，１６Ｓ´とドレイン電極１６Ｄを透過して、
ガラス基板上面側に位置するレジスト層１７に到達し、
レジストを感光させ露光部１７ａとする。これに対し
て、ゲート電極１２が存在する部分では、不透明なゲー
ト電極１２が光を透過させないため、このゲート電極１
２の対応する部分のレジストは感光せずに非露光部１７
ｂとなる。

【００３３】第２の発明においても、上記のレジスト層
１７は後述するような可視光に感度を有するポジ型レジ
ストを用いて形成する。

【００３４】上述にように背面露光によって、ゲート電
極１２と同じパターンでレジスト層１７に非露光部１７
ｂを形成した後、レジスト層１７を現像して露光部１７
ａを除去する（図８（Ｄ）、図９（Ｄ））。次いで、非
露光部１７ｂをマスクとして半導体チャネル層１４、不
純物ドープ層１５のパターニングを行う。ただし、この
パターニングでは、非露光部１７ｂとともに、ソース電
極１６Ｓ，１６Ｓ´、ドレイン電極１６Ｄおよび表示電
極（図示せず）がマスクとして機能するため、結局、図
５にハッチングで示したようなパターンをもつ半導体チ
ャネル層１４および不純物ドープ層１５が形成される
（図８（Ｅ）、図９（Ｅ））。その後、ソース電極１６
Ｓ，１６Ｓ´とドレイン電極１６Ｄ間のチャネル部の不
純物ドープ層１５を除去することにより、薄膜トランジ
スタが完成する。

【００３５】上述の第２の発明の薄膜トランジスタの製
造方法では、ソース電極１６Ｓ，１６Ｓ´とドレイン電
極１６Ｄを透明導電体であるＩＴＯにより形成している
が、Ｃｒ等の導電性金属で形成してもよい。この場合、
背面露光によるレジスト層１７の露光に際して、ゲート
電極１２の他に、ソース電極１６Ｓ，１６Ｓ´とドレイ
ン電極１６Ｄもマスクとして機能するが、非露光部１７
ｂをマスクとしての半導体チャネル層１４、不純物ドー
プ層１５のパターニングでは、上述の例と同様に図５に
ハッチングで示したようなパターンＡが形成される。

【００３６】次に、本発明において使用する可視光に感
度を有するレジストについて説明する。

【００３７】一般に化学増幅型レジストと呼ばれるレジ
ストは、アルカリ可溶性ポリマー、酸分解性の溶解阻止
剤（あるいは、アルカリ可溶性基を疎水性構造でブロッ
クしたポリマー）、光酸発生剤からなるもので、通常は
紫外光に感度を有する。この化学増幅型レジストは、光
酸発生剤の感光帯である光をレジストに照射することに
より光酸発生剤が酸を発生し、その発生した酸が酸分解
性の溶解阻止剤を分解する（あるいは、発生した酸がア
ルカリ可溶性基をブロックしている疎水性構造を分解す
る）ことで、ポリマーがアルカリ可溶性となり、したが
って、レジストのうちで露光された部分がアルカリ性溶
液に溶解して現像が行われるレジストである。

【００３８】光酸発生剤は、一般に紫外域にのみ感光帯
を有するが、本発明では増感色素を化学増感型レジスト
中に添加したレジストを使用し、これにより増感色素と
光酸発生剤が相互作用を起こし、増感色素の感光帯の光
を照射することによって光酸発生剤から酸が発生される
ようにした。この酸により、上述のような反応が生じる
ので、増感色素の感光帯の光が照射された部分が現像で
除去されるようになる。したがって、増感色素を適切に
選択することで、レジストが感光するための光を自由に
選択することが可能となり、例えば、半導体チャネル層
として用いられる水素化アモルファスシリコン（ａ−Ｓ
ｉ：Ｈ）がほとんど吸収しない赤色の光で露光を行うこ
とも可能となる。

【００３９】本発明で用いるアルカリ可溶性ポリマー、
酸分解性の溶解阻止剤、光酸発生剤および増感色素から
なるレジストは、アルカリ可溶性ポリマーを８０〜９７
重量％、酸分解性の溶解阻止剤を１〜５重量％、光酸発
生剤を１〜５重量％、増感色素を０．５〜１０重量％の
範囲で含有するものである。また、アルカリ可溶性基を
疎水性構造でブロックしたポリマー、光酸発生剤および
増感色素からなるレジストは、ポリマーを８０〜９８重
量％、光酸発生剤を１〜５重量％、増感色素を０．５〜
１０重量％の範囲で含有するものである。このようなレ
ジストを用いたレジスト層の形成は、溶媒にレジストを
分散させた塗布液を塗布し乾燥することにより行うこと
ができる。

【００４０】上記のアルカリ可溶性基を疎水性構造でブ
ロックしたポリマーとしては、下記の一般式（Ｉ）、一
般式（II）および一般式(III) に示されるようなポリマ
ーの少なくとも１種を用いることができる。

【００４１】

【化７】

【００４２】

【化８】

【００４３】

【化９】 （式中、Ｒ¹ 、Ｒ² 、Ｒ³ はそれぞれ独立に水素原子を
除く他の元素あるいは置換基である） 上記のポリマーの具体例として、式中のＲ¹ 、Ｒ² 、Ｒ
³ が下記の表１に示されるようなポリマーを挙げること
ができ、これらのポリマーの分子量は１０００〜５００
００程度が好ましい。

【００４４】

【表１】 上述のような可視光域に感度を有する化学増幅型レジス
トを用いて形成するレジスト層の厚みは、一般に０．２
〜２μｍ程度とすることが好ましい。

【００４５】次に、より具体的な実施例を示して本発明
を更に詳細に説明する。 （実施例１）まず、化学増感型レジストであるヘキスト
社製ＡＺＰＦ−５００をベースとし、これと増感色素
（スクアリリウム色素）を下記の組成で混合し、暗室中
で２時間攪拌して均質なレジスト溶液を得た。このレジ
スト溶液の感度は６００〜７００ｎｍであった。尚、ヘ
キスト社製ＡＺＰＦ−５００は、ベースポリマーとして
アルカリ可溶性のノボラック樹脂、アセタール型の溶解
阻止剤、および、光を照射することで強いブロンステッ
ド酸を発生する光酸発生剤を含んでいる化学増感型のレ
ジストである。

【００４６】 （レジストの組成） ・ヘキスト社製ＡＺＰＦ−５００ …１０．０ｇ ・スクアリリウム色素 … ０．０２５ｇ 一方、厚さ１．１ｍｍのガラス基板上にゲート電極用の
Ｃｒ電極層（厚さ０．１μｍ）を形成し、フォトリソグ
ラフィ法によりパターニングして線幅２０μｍ、線間隔
３１０μｍのゲート電極を形成した。次に、このゲート
電極を覆うようにガラス基板上にゲート絶縁層（ＳｉＮ
_x 、厚さ０．３μｍ）、半導体チャネル層（ａ−Ｓｉ：
Ｈ、厚さ０．２μｍ）および不純物ドープ層（ｎ⁺ ａ−
Ｓｉ：Ｈ、厚さ０．０５μｍ）を、この順序で連続成膜
した（図３（Ａ）に対応）。次いで、不純物ドープ層上
に、上記のレジスト溶液をスピンコート法（第１ステッ
プ：５００ｒｐｍで３秒間、第２ステップ：３０００ｒ
ｐｍで２０秒間）により塗布し、その後、９０℃に加熱
したホットプレートで１分間加熱して溶媒を除去してレ
ジスト層（厚さ０．５μｍ）を形成した（図３（Ｂ）に
対応）。

【００４７】次に、ガラス基板の下面（背面）側から光
（Ｋｒレーザー光（波長６４７ｎｍ））を照射し、ゲー
ト電極をマスクとしてレジスト層の露光を行った（図３
（Ｃ）に対応）。露光強度は３ｍＷ／ｃｍ² 、露光時間
は３３秒間、露光量は１００ｍＪ／ｃｍ² とした。露光
が終了した基板は、レジスト内の反応を促進させるため
に１００℃のホットプレートで熱処理（５分間）を行っ
た。

【００４８】その後、１．６％テトラメチルアミンヒド
ロキシ水溶液に５分間浸漬することにより現像を行って
露光部を除去した（図３の（Ｄ）に対応）。

【００４９】次に、レジスト層の非露光部をマスクとし
て、ＳＦ₆ を反応性ガスとして用いたプラズマエッチン
グにより半導体チャネル層と不純物ドープ層をパターニ
ングし（図３の（Ｅ）に対応）、次いで、超音波を印加
したアセトン中に２分間浸漬することにより非露光のレ
ジスト層を除去した。その後、ソース電極とドレイン電
極用のＣｒ電極層（厚さ０．２μｍ）を成膜し、フォト
リソグラフィ法によりパターニングしてソース電極とド
レイン電極を形成し、さらに、チャネル部の不純物ドー
プ層を除去して薄膜トランジスタを作製した（図３の
（Ｆ）に対応）。

【００５０】この薄膜トランジスタの電気特性を評価し
たところ、十分なスイッチング特性が確認された。 （実施例２）化学増感型のレジストとして、下記の組成
物を暗室中で２時間攪拌して均質なレジスト溶液を得
た。このレジスト溶液の感度は６００〜７００ｎｍであ
った。

【００５１】 （レジストの組成） ・ｔ−ブトキシカルボニル化ポリパラビニルフェノール （ｔ−ブトキシカルボニル化導入率４４％） … ２．５ｇ ・フッ化アンチモニウム酸・４，４−ジ−ｔ−ブチル フェニルヨウドニウム塩 … ０．０７５ｇ ・スクアリリウム色素 … ０．０２５ｇ ・プロピレングリコールモノエチルエーテルアセテート … ７．５ｇ 上記のレジスト液を用いて、実施例１と同様にして薄膜
トランジスタを作製した。ただし、レジスト層の露光後
の熱処理は、１２０℃のホットプレートを使用し、熱処
理時間は３０分間とし、また、１．１５％現像液はテト
ラメチルアンモニウムヒドロキシド水溶液を使用した。

【００５２】作製した薄膜トランジスタの電気特性を評
価したところ、十分なスイッチング特性が確認された。 （実施例３）厚さ１．１ｍｍのガラス基板上にゲート電
極用のＣｒ電極層（厚さ０．１μｍ）を形成し、フォト
リソグラフィ法によりパターニングして線幅２０μｍ、
線間隔３１０μｍのゲート電極を形成した。次に、この
ゲート電極を覆うようにガラス基板上にゲート絶縁層
（ＳｉＮ_x 、厚さ０．３μｍ）、半導体チャネル層（ａ
−Ｓｉ：Ｈ、厚さ０．２μｍ）および不純物ドープ層
（ｎ⁺ ａ−Ｓｉ：Ｈ、厚さ０．０５μｍ）を、この順序
で連続成膜した。次いで、ソース電極とドレイン電極用
のＩＴＯ電極層（厚さ０．２μｍ）を成膜し、フォトリ
ソグラフィ法によりパターニングしてソース電極とドレ
イン電極を形成した（図８、図９の（Ａ）に対応）。

【００５３】次に、ガラス基板のソース電極とドレイン
電極の形成面側に、実施例１にて使用したのと同じレジ
スト溶液をスピンコート法（第１ステップ：５００ｒｐ
ｍで３秒間、第２ステップ：３０００ｒｐｍで２０秒
間）により塗布し、その後、９０℃に加熱したホットプ
レートで１分間加熱して溶媒を除去してレジスト層を形
成した（図８、９の（Ｂ）に対応）。

【００５４】次に、ガラス基板の下面（背面）側から光
（Ｋｒレーザー光（波長６４７ｎｍ））を照射し、ゲー
ト電極をマスクとしてレジスト層の露光を行った（図
８、９の（Ｃ）に対応）。露光強度は３ｍＷ／ｃｍ² 、
露光時間は３３秒間、露光量は１００ｍＪ／ｃｍ² とし
た。露光が終了した基板は、レジスト内の反応を促進さ
せるために１００℃のホットプレートで熱処理（５分
間）を行った。

【００５５】その後、１．６％テトラメチルアミンヒド
ロキシ水溶液に５分間浸漬することにより現像を行って
露光部を除去した（図８、９の（Ｄ）に対応）。

【００５６】次に、レジスト層の非露光部をマスクとし
て、ＳＦ₆ を反応性ガスとして用いたプラズマエッチン
グにより半導体チャネル層と不純物ドープ層をパターニ
ングし、次いで、超音波を印加したアセトン中に２分間
浸漬することにより非露光のレジスト層を除去し、さら
にチャネル部の不純物ドープ層を除去して薄膜トランジ
スタを作製した（図８、９の（Ｅ）に対応）。

【００５７】この薄膜トランジスタの電気特性を評価し
たところ、十分なスイッチング特性が確認された。 （比較例１）レジストとして東京応化工業（株）製ＯＦ
ＰＲ−８００（粘度２０ｃｐ）を用いた他は実施例１と
同様にしてレジスト塗布までを行い、その後、８０℃の
オーブンに３０分間放置して溶媒を除去した。次いで、
実施例１と同条件で露光を行い、露光後の熱処理は行わ
ないで、東京応化工業（株）製現像液ＮＭＤ−３（濃度
２．３８％）に１分間浸漬することで現像した。その
後、実施例１と同様にレジストを除去して薄膜トランジ
スタを作製した。

【００５８】作製した薄膜トランジスタの電気特性を評
価したところ、スイッチング特性は実用に供し得るもの
ではなかった。 （比較例２）ガラス基板の下面（背面）側からの露光
は、超高圧水銀灯の紫外光（波長３６５ｎｍ））を使用
し、露光強度は１５ｍＷ／ｃｍ² 、露光時間は２時間、
露光量は１０８Ｊ／ｃｍ² とし、露光終了後の熱処理は
実施しなかった他は、上記の比較例１と同様にして薄膜
トランジスタを作製した。

【００５９】作製した薄膜トランジスタの電気特性を評
価したところ、十分なスイッチング特性が確認されたも
のの、露光に要した時間は実施例１の約２００倍であ
り、本発明が極めて優れた薄膜トランジスタの製造方法
であることが確認された。

【００６０】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明によればレ
ジスト層として可視光に感度を有するレジスト層を用い
るので、半導体チャネル層や不純物ドープ層に吸収され
易い紫外光域の光ではなく、可視光域の光で露光を行う
ことができ、これにより、半導体チャネル層の厚みを一
定以上確保した場合であっても、背面露光により短時間
でレジスト層の十分な露光を行うことができ、薄膜トラ
ンジスタを簡便に製造できるという効果が奏される。

【図面の簡単な説明】

【図１】一般的な液晶ディスプレイに薄膜トランジスタ
を利用する場合に、複数の薄膜トランジスタをマトリッ
クス状に配列した状態を示す平面図である。

【図２】図１に示される液晶ディスプレイのＸ−Ｘ´線
における縦断面図である。

【図３】第１の発明の薄膜トランジスタの製造方法を説
明するための工程図である。

【図４】液晶ディスプレイに薄膜トランジスタを利用す
る場合に、複数の薄膜トランジスタをマトリックス状に
配列した状態を示す平面図である。

【図５】図４に示される液晶ディスプレイの半導体チャ
ネル層の領域を示す平面である。

【図６】図４に示される液晶ディスプレイのＸ−Ｘ´線
における縦断面図である。

【図７】図４に示される液晶ディスプレイのＹ−Ｙ´線
における縦断面図である。

【図８】第２の発明の薄膜トランジスタの製造方法を説
明するための工程図である。

【図９】第２の発明の薄膜トランジスタの製造方法を説
明するための工程図である。

【符号の説明】

１，１１…ガラス基板 ２，１２…ゲート電極 ３，１３…ゲート絶縁層 ４，１４…半導体チャネル層 ５，１５…不純物ドープ層 ６Ｄ，１６Ｄ…ドレイン電極 ６Ｓ，１６Ｓ…ソース電極 ７，１７…レジスト層 ７ａ，１７ａ…露光部 ７ｂ，１７ｂ…非露光部 Ａ…半導体チャネル層 Ｄ…ドレイン電極 Ｅ…表示電極 Ｇ…ゲート電極 Ｓ…ソース電極

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 透明な基板上に不透明なゲート電極を形
   成する工程、 前記ゲート電極の形成領域を含めた前記基板全面に、透
   明な絶縁層を介して半導体チャネル層および不純物ドー
   プ層を順に形成する工程、 前記不純物ドープ層上の全面に、可視光に感度を有する
   レジスト層を形成する工程、 前記基板の下面側から光を照射し、前記ゲート電極をマ
   スクとして前記レジスト層を露光する工程、 前記レジスト層を現像し、露光部を除去する工程、 および、前記レジスト層の非露光部をマスクとして用
   い、前記半導体チャネル層および前記不純物ドープ層を
   エッチングし、不必要な半導体チャネル層および不純物
   ドープ層を除去する工程、 を有する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】 透明な基板上に不透明なゲート電極を形
   成する工程、 前記ゲート電極の形成領域を含めた前記基板全面に、透
   明な絶縁層を介して半導体チャネル層および不純物ドー
   プ層を順に形成する工程、 前記不純物ドープ層上に、ソース電極およびドレイン電
   極を形成する工程、 前記ソース電極と前記ドレイン電極の形成領域を含めた
   前記不純物ドープ層の全面に、可視光に感度を有するレ
   ジスト層を形成する工程、 前記基板の下面側から光を照射し、前記ゲート電極をマ
   スクとして前記レジスト層を露光する工程、 前記レジスト層を現像し、露光部を除去する工程、 および、前記レジスト層の非露光部をマスクとして用
   い、前記半導体チャネル層および前記不純物ドープ層を
   エッチングし、不必要な半導体チャネル層および不純物
   ドープ層を除去する工程、 を有することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方
   法。
3. 【請求項３】 前記レジスト層を、アルカリ可溶性ポリ
   マー、酸分解性の溶解阻止剤、光酸発生剤、増感色素か
   らなるレジストを用いて形成することを特徴とする請求
   項１または請求項２に記載の薄膜トランジスタの製造方
   法。
4. 【請求項４】 前記レジスト層を、アルカリ可溶性基を
   疎水性構造でブロックしたポリマー、光酸発生剤、増感
   色素からなるレジストを用いて形成することを特徴とす
   る請求項１または請求項２に記載の薄膜トランジスタの
   製造方法。
5. 【請求項５】 前記ポリマーとして、下記の一般式
   （Ｉ）、一般式（II）および一般式(III) に示されるよ
   うなポリマーの少なくとも１種を用いることを特徴とす
   る請求項４に記載の薄膜トランジスタの製造方法。 【化１】 【化２】 【化３】 （式中、Ｒ¹ 、Ｒ² 、Ｒ³ はそれぞれ独立に水素原子を
   除く他の元素あるいは置換基である）