JP2913737B2 - Method for manufacturing thin film transistor - Google Patents
Method for manufacturing thin film transistorInfo
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Description
〔概 要〕 液晶表示装置やエレクトロルミネッセンス等の駆動に
用いる薄膜トランジスタマトリクスの製造方法に関し、 動作半導体層表面を汚染することなく保護膜とソー
ス,ドレイン電極間の隙間を無くし、かつ薄膜トランジ
スタ特性の向上と安定化を目的とし、 透明絶縁性基板上に、ゲート電極,ゲート絶縁膜およ
び動作半導体層がこの順に積層され、該動作半導体層上
の前記ゲート電極直上部に保護膜と、該保護膜を挟んで
その両側にソース電極およびドレイン電極が対向配置さ
れてなる薄膜トランジスタを製造するに際し、透明絶縁
性基板上にゲート電極を形成した後、ゲート絶縁膜,動
作半導体層,および絶縁膜を含む下層膜と該下層膜に対
して選択エッチング可能な上層膜との多層膜を積層し、
該多層膜の上に前記ゲート電極に自己整合したレジスト
膜を形成し、該レジスト膜をマスクとして、前記多層膜
の上層膜の露出部を選択的に除去し、次いで、前記レジ
スト膜を除去した後、前記下層膜の露出部を除去して保
護膜を画定し、次いで、該保護膜の端部上に端部を重ね
合わせたソース電極およびドレイン電極を形成する工程
を含む構成とする。 〔産業上の利用分野〕 本発明は、液晶表示装置やエレクトロルミネッセンス
等の駆動に用いる薄膜トランジスタマトリクスとその製
造方法に関する。 上記薄膜トランジスタマトリクスは、数10万個のTFT
を無欠陥で作製する必要がある。またその特性は長時間
使用しても安定していることが必要であり、かつ鮮明な
画像を得るためには、薄膜トランジスタのオン・オフ特
性など各種特性が良好であることを要する。 〔従来の技術〕 第5図に従来のリフトオフ法を用いた自己整合型薄膜
トランジスタの製造方法を示す。 図中Gはゲート電極、1はガラス基板のような透明絶
縁性基板、2はSiN膜のようなゲート絶縁膜、3は動作
半導体層で例えばa−Si層、4は保護膜で例えばSiO
2膜、5は密着層としてのa−Si層、6はコンタク層で
例えばn+a−Si層、7はソース,ドレインの電極金属膜
で例えばTi膜、Dはドレイン電極、Sはソース電極であ
る。[Summary] The present invention relates to a method for manufacturing a thin film transistor matrix used for driving a liquid crystal display device, electroluminescence, etc., by eliminating a gap between a protective film and a source / drain electrode without contaminating the surface of an active semiconductor layer and improving a thin film transistor characteristic. For the purpose of stabilization, a gate electrode, a gate insulating film, and an active semiconductor layer are laminated in this order on a transparent insulating substrate, and a protective film is disposed immediately above the gate electrode on the active semiconductor layer, with the protective film interposed therebetween. In producing a thin film transistor having a source electrode and a drain electrode opposed to each other on both sides thereof, a gate electrode is formed on a transparent insulating substrate, and then a lower film including a gate insulating film, an operating semiconductor layer, and an insulating film is formed. Laminating a multilayer film with an upper film that can be selectively etched with respect to the lower film,
A resist film self-aligned with the gate electrode was formed on the multilayer film, and the exposed portion of the upper film of the multilayer film was selectively removed using the resist film as a mask, and then the resist film was removed. Thereafter, the exposed portion of the lower film is removed to define a protective film, and then, a source electrode and a drain electrode whose edges are overlapped on the edge of the protective film are formed. [Industrial Application Field] The present invention relates to a thin film transistor matrix used for driving a liquid crystal display device, electroluminescence, and the like, and a method for manufacturing the same. The above thin film transistor matrix is composed of several hundred thousand TFTs.
Must be manufactured without defects. In addition, the characteristics need to be stable even after long-time use, and in order to obtain a clear image, various characteristics such as the on / off characteristics of the thin film transistor need to be good. [Prior Art] FIG. 5 shows a method of manufacturing a self-aligned thin film transistor using a conventional lift-off method. In the figure, G is a gate electrode, 1 is a transparent insulating substrate such as a glass substrate, 2 is a gate insulating film such as a SiN film, 3 is a working semiconductor layer such as an a-Si layer, and 4 is a protective film such as SiO.
2 film, 5 is an a-Si layer as an adhesion layer, 6 is a contact layer, for example, an n + a-Si layer, 7 is a source and drain electrode metal film, for example, a Ti film, D is a drain electrode, and S is a source electrode. It is.
【第5図(a)参照】 透明絶縁性基板1上にゲート電極Gを形成した後、P
−CVD法によりゲート絶縁膜2としてのSiN膜,動作半導
体層3としてのa−Si層,SiO2膜からなる保護膜4,a−Si
層からなる密着層5を連続成膜する。 次いでその上に、ポジ型のフォトレジストを塗布し、
透明絶縁性基板1裏面よりゲート電極Gをマスクとして
露光を行ない、ゲート電極Gに自己整合したレジスト膜
8を形成する。[See FIG. 5 (a)] After a gate electrode G is formed on the transparent insulating substrate 1, P
A protective film 4 composed of a SiN film as a gate insulating film 2, an a-Si layer as an operating semiconductor layer 3, and a SiO 2 film, a-Si by a CVD method;
An adhesion layer 5 composed of layers is continuously formed. Next, a positive photoresist is applied thereon.
Exposure is performed from the back surface of the transparent insulating substrate 1 using the gate electrode G as a mask to form a resist film 8 self-aligned with the gate electrode G.
上記レジスト膜8をマスクとして密着層5,保護膜4の
露出部を除去し、そのあと、コンタクト層6としてn+a
−Si,電極金属膜7としてのTi膜を連続形成する。The resist film 8 adhesion layer 5 as a mask to remove the exposed portion of the protective film 4, after which, as a contact layer 6 n + a
-Si, a Ti film as the electrode metal film 7 is continuously formed.
次いで上記レジスト膜8を除去して、その上に付着し
た電極金属膜7およびコンタクト層6をリフトオフす
る。Next, the resist film 8 is removed, and the electrode metal film 7 and the contact layer 6 adhered thereon are lifted off.
次いで素子部を被覆するレジスト膜(図示せず)を形
成し、これをマスクとしてCl系のガスプラズマエッチン
グを行って素子分離を行なう。 〔発明が解決しようとする課題〕 以上の工程で作製した薄膜トランジスタでは、リフト
オフの際に、保護膜4と隣接するソース電極S,ドレイン
電極Dとの間に隙間9が生じる。このように隙間9が生
じると、熱膨張係数の違いによってゲート絶縁膜2にク
ラックが生じやすく、その結果、ソース−ゲート間のリ
ーク電流が生じ、表示上点欠陥を生じる。 また、リフトオフ法を用いる製造方法では、コンタク
ト層6および電極金属膜7を形成する際にレジスト膜8
が存在する。従って、これらの成膜工程では成膜温度が
120℃以下でなければならない。そのため薄膜トランジ
スタの各種特性が不安定になりやすい原因にもなってい
る。 そこでリフトオフ法を用いない工程とすると、保護膜
4を形成するためのエッチングを終了した後、マスクと
して用いたレジスト膜を剥離する必要がある。このレジ
スト剥離工程では、保護膜4の除去あとに動作半導体層
3が露出しているため、レジスト剥離液によって動作半
導体層3表面が汚染され、薄膜トランジスタ特性が劣化
する問題がある。 このように従来の製造方法では、保護膜形成工程から
ソース,ドレイン電極を形成するまでの間で、いずれも
何らかの問題がある。 本発明は、動作半導体層表面を汚染することなく保護
膜とソース,ドレイン電極間の隙間を無くし、かつ薄膜
トランジスタ特性の向上と安定化を目的とする。 〔課題を解決するための手段〕 本発明に係る薄膜トランジスタの製造方法を第1図に
より説明する。Next, a resist film (not shown) for covering the element portion is formed, and using this as a mask, Cl-based gas plasma etching is performed to perform element isolation. [Problem to be Solved by the Invention] In the thin film transistor manufactured in the above process, a gap 9 is generated between the protective film 4 and the adjacent source electrode S and drain electrode D during lift-off. When the gap 9 is thus generated, cracks are easily generated in the gate insulating film 2 due to a difference in thermal expansion coefficient, and as a result, a leak current occurs between a source and a gate, and a point defect occurs on display. In the manufacturing method using the lift-off method, the resist film 8 is formed when the contact layer 6 and the electrode metal film 7 are formed.
Exists. Therefore, in these film forming steps, the film forming temperature is
It must be below 120 ° C. Therefore, various characteristics of the thin film transistor are likely to be unstable. Therefore, if the step does not use the lift-off method, it is necessary to remove the resist film used as a mask after the etching for forming the protective film 4 is completed. In this resist stripping step, since the active semiconductor layer 3 is exposed after the removal of the protective film 4, there is a problem that the surface of the active semiconductor layer 3 is contaminated by the resist stripping solution, and the thin film transistor characteristics are degraded. As described above, in the conventional manufacturing method, there are some problems from the step of forming the protective film to the step of forming the source and drain electrodes. An object of the present invention is to eliminate the gap between the protective film and the source and drain electrodes without contaminating the surface of the active semiconductor layer, and to improve and stabilize the characteristics of the thin film transistor. [Means for Solving the Problems] A method for manufacturing a thin film transistor according to the present invention will be described with reference to FIG.
【第1図(a)参照】 透明絶縁性基板1上に、ゲート電極Gを形成した後、
その上を被覆するゲート絶縁膜2,動作半導体層3を成膜
し、更に、下層膜13と上層膜14との多層膜15を形成す
る。 上記多層膜15は、例えば、下層膜13を絶縁膜とし、且
つ、上層膜14は下層膜13に対して選択エッチング可能な
絶縁膜とする。[See FIG. 1 (a)] After forming a gate electrode G on a transparent insulating substrate 1,
A gate insulating film 2 and an operating semiconductor layer 3 are formed so as to cover them, and a multilayer film 15 including a lower film 13 and an upper film 14 is further formed. In the multilayer film 15, for example, the lower film 13 is an insulating film, and the upper film 14 is an insulating film that can be selectively etched with respect to the lower film 13.
【第1図(b)参照】 上記上層膜14の上に、ゲート電極Gに自己整合したレ
ジスト膜8を形成し、これをマスクとして上層膜14の露
出部をエッチング除去する。 この工程で、上層膜14は下層膜13に対して選択エッチ
ング可能な材質を選んであるので、エッチングは上層膜
14の露出部が除去された時点で停止する。従って、エッ
チングの制御が容易である。Referring to FIG. 1 (b), a resist film 8 self-aligned with the gate electrode G is formed on the upper film 14, and the exposed portion of the upper film 14 is removed by etching using this as a mask. In this step, since the upper layer film 14 is made of a material that can be selectively etched with respect to the lower layer film 13, the etching is performed on the upper film layer.
Stop when the 14 exposed parts are removed. Therefore, the control of the etching is easy.
【第1図(c)参照】 上記マスクとして用いたレジスト膜8を除去する。こ
の工程においては、動作半導体層3は下層膜13で被覆さ
れているので、レジスト剥離液による汚染を生じない。Referring to FIG. 1C, the resist film 8 used as the mask is removed. In this step, since the operating semiconductor layer 3 is covered with the lower film 13, contamination by the resist stripping solution does not occur.
【第1図(d)参照】 下層膜13のエッチングを行ない、その露出部を除去し
て、動作半導体層3を露出させる。本発明では動作半導
体層を露出させる工程でレジスト剥離液を用いていない
ので、動作半導体層の汚染は生じない。 上記エッチング工程で上層膜14は、レジスト膜8に変
わってエッチングに対するマスクとして働く。従って、
上層膜14もエッチングされ、その厚さを減じても、ある
いは完全に除去されても差支えない。また、エッチング
されなくても差し支えない。図には上層膜14の厚さを減
じた例を描いてある。 以上で保護膜4が形成される。 このようにして形成された保護膜4のパターンは、ゲ
ート電極Gに自己整合したレジスト膜8と同一パターン
を有し、保護膜4の形成精度は従来と何ら変わりはな
い。しかも、このレジスト膜8以外に別のレジスト膜を
形成する必要はない。[See FIG. 1 (d)] The lower layer film 13 is etched, the exposed portion is removed, and the operating semiconductor layer 3 is exposed. In the present invention, no resist stripping solution is used in the step of exposing the working semiconductor layer, so that no contamination of the working semiconductor layer occurs. In the above etching step, the upper layer film 14 functions as a mask for etching instead of the resist film 8. Therefore,
The upper layer film 14 may also be etched to reduce its thickness or be completely removed. In addition, it does not matter if it is not etched. The figure shows an example in which the thickness of the upper layer film 14 is reduced. Thus, the protective film 4 is formed. The pattern of the protective film 4 thus formed has the same pattern as the resist film 8 which is self-aligned with the gate electrode G, and the precision of forming the protective film 4 is not different from the conventional one. Moreover, it is not necessary to form another resist film other than the resist film 8.
【第1図(e)参照】 次ぎに、コンタクト層6および電極金属膜7を成膜
し、レジスト膜(図示せず)をマスクとして素子分離を
行ない、図示の如く薄膜トランジスタが完成する。 上記素子分離工程では、素子領域を画定するととも
に、ゲート電極Gの直上部の電極金属膜7およびコンタ
クト層6を除去して、ソース電極Sとドレイン電極Dを
ここで分離する。この時、ソース電極Sとドレイン電極
Dの端部が、保護膜4の端部上に重なり合うようにす
る。 また、コンタクト層6および電極金属膜7を成膜する
際に、レジスト膜が存在しないので、成膜温度を120℃
以上の高い温度とすることができる。従って、動作半導
体層3とのコンタクトが良好となり、薄膜トランジスタ
特性が向上する。 〔作 用〕 以上述べた如く、本発明によれば、リフトオフ法を用
いていないので、保護膜4とソース電極Sおよびドレイ
ン電極Dとの間に隙間が生じることがなく、また、レジ
スト膜8の剥離工程において動作半導体層3が露出して
いないので、レジスト剥離液による汚染を生じない。 更に、コンタクト層6および電極金属膜7の成膜工程
において必要な温度まで昇温できるので、ソース電極S
およびドレイン電極Dと、動作半導体層3とのコンタク
トが良好となり、薄膜トランジスタ特性が向上する。 〔実 施 例〕 以下本発明を実施例により詳細に説明する。 まず本発明の第1の実施例を、第2図により工程の順
に説明する。本実施例は、下層膜13をSiO2膜11とエッチ
ング停止膜としてのa−Si膜12との積層膜とした例であ
る。Next, a contact layer 6 and an electrode metal film 7 are formed, and element isolation is performed using a resist film (not shown) as a mask to complete a thin film transistor as shown in the figure. In the device isolation step, the source electrode S and the drain electrode D are separated from each other by defining the device region and removing the electrode metal film 7 and the contact layer 6 immediately above the gate electrode G. At this time, the ends of the source electrode S and the drain electrode D are overlapped on the end of the protective film 4. When forming the contact layer 6 and the electrode metal film 7, since the resist film does not exist, the film formation temperature is set to 120 ° C.
The above high temperature can be set. Therefore, the contact with the operating semiconductor layer 3 is improved, and the characteristics of the thin film transistor are improved. [Operation] As described above, according to the present invention, since the lift-off method is not used, no gap is formed between the protective film 4 and the source electrode S and the drain electrode D. Since the active semiconductor layer 3 is not exposed in the stripping step, contamination by the resist stripping liquid does not occur. Further, since the temperature can be raised to a temperature required in the step of forming the contact layer 6 and the electrode metal film 7, the source electrode S
In addition, the contact between the drain electrode D and the active semiconductor layer 3 is improved, and the characteristics of the thin film transistor are improved. [Examples] Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. First, a first embodiment of the present invention will be described in the order of steps with reference to FIG. The present embodiment is an example in which the lower film 13 is a laminated film of the SiO 2 film 11 and the a-Si film 12 as an etching stopper film.
【第2図(a)参照】 ガラス基板1上にゲート電極Gを形成した後、P−CV
D(化学気相成長)法により、SiN膜2,a−Si層3,上記SiO
2膜11,a−Si膜12,上記膜としてのSiO2膜14およびレジス
トの密着層としてのa−Si膜5を連続成膜する。 なお上述の各膜の厚さは、例えば、ゲート電極Gは厚
さ約800ÅのTi膜,ゲート絶縁膜のSiN膜は約3000Å,動
作半導体層のa−Si層3は約300Å,下部保護膜のSiO2
膜11は約500Å,エッチング停止膜のa−Si膜12は約20
Å,上層膜のSiO2は約900Å,密着層のa−Si膜は約30
Åとした。[See FIG. 2 (a)] After forming the gate electrode G on the glass substrate 1, the P-CV
D (chemical vapor deposition) method, SiN film 2, a-Si layer 3, the above SiO
The two films 11, the a-Si film 12, the SiO 2 film 14 as the above film, and the a-Si film 5 as the adhesion layer of the resist are continuously formed. The thickness of each of the above-mentioned films is, for example, about 800 .ANG. Of Ti film for the gate electrode G, about 3000 .ANG. For the SiN film of the gate insulating film, about 300 .ANG. SiO 2
The film 11 is about 500 °, and the a-Si film 12 as an etching stop film is about 20 mm.
Å, the upper layer SiO 2 is about 900Å, and the a-Si film of the adhesion layer is about 30
Å
【第2図(b)参照】 上記密着層としてのa−Si膜5上に、ゲート電極Gに
自己整合したレジスト膜8を形成する。 このレジスト膜8をマスクとしてエッチングを行な
い、a−Si膜5および上層膜としてのSiO2膜14の露出部
を除去する。このエッチング工程において、エッチング
停止膜としてのa−Si膜12は、SiO2膜14のエッチング液
には侵されないので、SiO2膜14のエッチングはa−Si膜
12が露出したところで停止する。従って、エッチング量
または時間の制御は容易である。Referring to FIG. 2 (b), a resist film 8 self-aligned with the gate electrode G is formed on the a-Si film 5 as the above-mentioned adhesion layer. Etching is performed using the resist film 8 as a mask to remove exposed portions of the a-Si film 5 and the SiO 2 film 14 as an upper layer film. In this etching step, a-Si film 12 as an etching stop layer, because it is not attacked in the etching solution of the SiO 2 film 14, the etching of the SiO 2 film 14 is a-Si film
Stop when 12 is exposed. Therefore, control of the etching amount or time is easy.
【第2図(c)参照】 上記マスクとして用いたレジスト膜8を除去する。本
工程では、動作半導体層のa−Si層3の表面は露出して
いないので、レジスト剥離液でa−Si層3が汚染される
ことはない。Referring to FIG. 2C, the resist film 8 used as the mask is removed. In this step, since the surface of the a-Si layer 3 of the operating semiconductor layer is not exposed, the a-Si layer 3 is not contaminated by the resist stripper.
【第2図(d)参照】 エッチング停止膜のa−Si膜12,SiO2膜11を除去す
る。 本工程では、上記ゲート電極直上部には密着層として
のa−Si膜5と上層膜としてのSiO2膜14が残留している
ので、これがエッチング停止膜としてのa−Si膜12およ
びSiO2膜11のエッチングに対するマスクとして働き、こ
の部分のエッチング停止膜のa−Si膜12およびSiO2膜11
は除去されない。マスク層のa−Si膜5はエッチング停
止膜と同一材質なので同時に除去され、また、上層膜の
SiO2膜14は下層のSiO2膜11と同時にエッチングされ、厚
さを減じる。SiO2膜14は、その厚さがSiO2膜11より厚け
れば、本工程のエッチングの後も図示したように一部が
残留する。 本工程で残留した上層膜14と、エッチング停止膜のSi
O2膜12およびその下層のSiO2膜11とからなる下層膜13の
積層膜が、本実施例の保護膜4を形成する。[See FIG. 2 (d)] The a-Si film 12 and the SiO 2 film 11 as the etching stopper films are removed. In this step, since the a-Si film 5 as the adhesion layer and the SiO 2 film 14 as the upper layer remain immediately above the gate electrode, the a-Si film 12 and the SiO 2 film as the etching stopper film remain. Acting as a mask for etching of the film 11, the a-Si film 12 and the SiO 2 film 11 serving as an etching stopper film in this portion.
Is not removed. Since the a-Si film 5 of the mask layer is made of the same material as the etching stopper film, it is removed at the same time.
The SiO 2 film 14 is etched simultaneously with the lower SiO 2 film 11 to reduce its thickness. If the thickness of the SiO 2 film 14 is thicker than that of the SiO 2 film 11, a part of the SiO 2 film 14 remains after the etching in this step as illustrated. The upper layer film 14 remaining in this step and the etching stopper film Si
The laminated film of the lower film 13 composed of the O 2 film 12 and the SiO 2 film 11 under the O 2 film 12 forms the protective film 4 of the present embodiment.
【第2図(e)参照】 次いで、コンタクト層のn+a−Si層6をP−CVD法によ
り、凡そ250℃のSiH4およびPH3雰囲気中で約500Åの厚
さに成膜し、ソース,ドレイン電極金属のTi膜7を基板
温度約120℃にて約1000Åの厚さに蒸着する。本実施例
では本工程の前にレジスト膜8を除去してあるので、成
膜温度をレジスト膜を考慮することなく選択できる。[See FIG. 2 (e)] Next, an n + a-Si layer 6 as a contact layer is formed to a thickness of about 500 ° by a P-CVD method in an atmosphere of SiH 4 and PH 3 at about 250 ° C. A Ti film 7 of a source / drain electrode metal is deposited at a substrate temperature of about 120 ° C. to a thickness of about 1000 °. In this embodiment, since the resist film 8 is removed before this step, the film formation temperature can be selected without considering the resist film.
【第2図(f)参照】 素子分離用のレジスト膜10を形成する。これのパター
ンは、保護膜4の直上部に保護膜4より小さい開口25を
有するものとしておく。[See FIG. 2 (f)] A resist film 10 for element isolation is formed. The pattern has an opening 25 smaller than the protective film 4 immediately above the protective film 4.
【第2図(g)参照】 Cl系のガスプラズマにてTi膜7,n+a−Si層6およびa
−Si層3の露出部を除去し、ソース電極Sおよびドレイ
ン電極Dを形成するとともに素子分離を行って、図示の
薄膜トランジスタが完成する。 以上の工程で得られた薄膜トランジスタは、ソース電
極Sおよびドレイン電極Dの端部が保護膜4の端部と重
なり合っており、両者の間に隙間を生じることがない。 次に本発明第2の実施例を第3図により説明する。本
実施例は、下層膜13および上層膜14を、いずれも絶縁膜
一層のみとした例である。但し、上層膜14は下層膜13を
侵すことなく選択的にエッチング可能な組合せとしてあ
る。[See FIG. 2 (g)] Ti film 7, n + a-Si layer 6 and a
-The exposed portion of the Si layer 3 is removed, the source electrode S and the drain electrode D are formed, and element isolation is performed, thereby completing the illustrated thin film transistor. In the thin film transistor obtained in the above steps, the ends of the source electrode S and the drain electrode D overlap with the ends of the protective film 4, and there is no gap between them. Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. This embodiment is an example in which the lower film 13 and the upper film 14 are each composed of only one insulating film. However, the upper film 14 is a combination that can be selectively etched without affecting the lower film 13.
【第3図(a)参照】 ガラス基板1上にゲート電極Gを形成した後、P−CV
D法によりSiN膜(厚さ約3000Å)2,a−Si層(厚さ約300
Å)3,下層膜としてのSiO2膜(厚さ約500Å)13,上層膜
14としてのSiN膜(厚さ約1000Å)14′,密着層として
のa−Si膜(厚さ約30Å)5を連続成膜する。[See FIG. 3 (a)] After forming the gate electrode G on the glass substrate 1, the P-CV
By method D, SiN film (thickness approx. 3000 mm) 2, a-Si layer (thickness approx.
Å) 3, SiO 2 film as lower film (thickness about 500 Å) 13, upper film
An SiN film 14 (thickness: about 1000) 14 'and an a-Si film (thickness: about 30) 5 as an adhesion layer are continuously formed.
ゲート電極Gに自己整合したレジスト膜8を形成す
る。A resist film 8 self-aligned with the gate electrode G is formed.
このレジスト膜8をマスクとして、密着層のa−Si膜
5および上層膜のSiN膜14′の露出部を、ガスプラズマ
にてエッチング除去する。 本工程ではSiO2膜13はエッチングされず、SiN膜14′
のみが選択的に除去される。即ち、下層膜のSiO2膜13
は、上層膜のエッチングに対するエッチング停止膜を兼
ねている。Using the resist film 8 as a mask, the exposed portions of the a-Si film 5 of the adhesion layer and the SiN film 14 'of the upper layer are removed by etching with gas plasma. In this step, the SiO 2 film 13 is not etched, and the SiN film 14 ′
Only those are selectively removed. That is, the lower layer SiO 2 film 13
Also serves as an etching stop film for etching the upper layer film.
レジスト膜8を除去した後、下層膜13の露出部を緩衝
弗酸水溶液にてエッチングする。 本工程では、上記SiN膜14′がマスクとして働き、こ
のSiN膜14′とその下層のSiO2膜13により保護膜4を形
成する。 これ以後の工程は、前記第1の実施例と同様に進めて
よい。After removing the resist film 8, the exposed portion of the lower film 13 is etched with a buffered hydrofluoric acid aqueous solution. In this step, the SiN film 14 'functions as a mask, and the protective film 4 is formed by the SiN film 14' and the underlying SiO 2 film 13. Subsequent steps may proceed in the same manner as in the first embodiment.
すなわち、n+a−Si層6をP−CVD法により、約250℃
のSiH4及びPH3雰囲気中で成膜し、ソース,ドレイン電
極材料のTi膜7を基板温度約120℃にて蒸着する。That is, the n + a-Si layer 6 is formed at about 250 ° C. by the P-CVD method.
Deposited by the SiH 4 and PH 3 atmosphere, a source, a Ti film 7 of the drain electrode material is deposited at a substrate temperature of about 120 ° C..
素子分離用のレジスト膜10を形成する。これのパター
ンは、保護膜4の直上部に保護膜4より小さい開口25を
有するパターンとしておく。A resist film 10 for element isolation is formed. This pattern is a pattern having an opening 25 smaller than the protective film 4 immediately above the protective film 4.
Cl系のガスプラズマエッチングにて、Ti膜7,n+a−Si
層6および動作半導体層としてのa−Si層3の露出部を
除去して、ソース電極Sおよびドレイン電極Dを形成す
るとともに、素子分離を行い、図示の薄膜トランジスタ
が完成する。 本実施例においても、レジスト膜8を除去する際に、
動作半導体層3が露出していないので、レジスト剥離液
で汚染されることがなく、また、コンタクト層6および
電極金属膜7を形成する際に、既にレジスト膜を除去し
てあるので、成膜温度をレジスト膜に制約されることな
く選択でき、更に、ソース,ドレイン電極S.Dと保護膜
4の端部同士が重なり合っているので、両者の間に隙間
を生じることがない点は、前述の第1の実施例と同様で
ある。 第4図に電極金属膜としてTiを用い、コンタクト層と
してn+a−Si層を用いた場合の、成膜温度に対するコン
タクト特性を示す。なお、縦軸はオン電流〔A〕,横軸
は動作半導体層と電極間の電圧降下〔V〕である。 曲線Aは従来の製造方法、即ち、Ti膜は室温で、n+a
−Si層は約120℃で成膜した時のコンタクト特性を、曲
線Bはいずれも約120℃で成膜した時の、曲線CはTi膜
を室温で、n+a−Si層を約250℃で成膜した時の、また、
曲線DはTi膜を約120℃,n+a−Si層を約250℃で成膜した
時のコンタクト特性を示している。 図より明らかなように、成膜温度が高いほど電圧降下
は小さくなることが理解されよう。 以上述べた如く、本発明は、上層膜は下層膜に対して
選択エッチング可能な組合せとし、且つ、残留した下層
膜を少なくとも含む膜が、保護膜を構成するようにする
ことを要する。 そのためには、下層膜を、下層絶縁膜と上層膜のエッ
チング工程におけるエッチング停止膜との積層膜〔第1
の実施例参照〕とする構成、あるいは下層膜に対し上層
膜を選択エッチング可能な組合せ〔第2の実施例参照〕
とする構成のいずれでもよい。 また、上記エッチング停止膜として半導体膜を使用す
る構成〔第1の実施例参照〕、あるいは、上層膜のエッ
チャントに対して、上層膜より被エッチレートの小さい
絶縁膜を使用する構成等、種々変形して実施することが
できる。 〔発明の効果〕 以上説明した如く本発明によれば、リフトオフ法を用
いず、ソース,ドレイン電極と保護膜の端部を重ね合わ
せているので、ソース,ドレイン電極と保護膜との隙間
がなくなり、ゲート絶縁膜等のクラックを防止できる。
従って、点欠陥の発生が防止される。 また、リフトオフ法を使用しないにもかかわらず、レ
ジスト剥離液による動作半導体層の汚染を生じない。 さらに、コンタクト層,ソース,ドレイン電極材料膜
の成膜温度を上昇させることが可能になったため、薄膜
トランジスタのオン電流特性が向上し安定する。Ti film 7, n + a-Si by Cl-based gas plasma etching
The exposed portions of the layer 6 and the a-Si layer 3 as an operating semiconductor layer are removed to form a source electrode S and a drain electrode D, and at the same time, perform element isolation to complete the illustrated thin film transistor. Also in this embodiment, when the resist film 8 is removed,
Since the operating semiconductor layer 3 is not exposed, it is not contaminated by the resist stripper, and since the resist film has already been removed when the contact layer 6 and the electrode metal film 7 are formed, the film is formed. The temperature can be selected without being restricted by the resist film, and further, since the end portions of the source / drain electrodes SD and the end portions of the protective film 4 are overlapped with each other, there is no gap between them. This is the same as in the first embodiment. FIG. 4 shows the contact characteristics with respect to the film forming temperature when Ti is used as the electrode metal film and the n + a-Si layer is used as the contact layer. The vertical axis represents the on-current [A], and the horizontal axis represents the voltage drop [V] between the operating semiconductor layer and the electrode. Curve A shows the conventional manufacturing method, that is, the Ti film is n + a at room temperature.
The curve B shows the contact characteristics when the film was formed at about 120 ° C., and the curve C shows the contact characteristics when the n + a-Si layer was formed at about 250 ° C. When the film was formed at ℃,
Curve D shows the contact characteristics when the Ti film was formed at about 120 ° C. and the n + a-Si layer was formed at about 250 ° C. As is apparent from the figure, it is understood that the higher the film formation temperature, the smaller the voltage drop. As described above, in the present invention, it is necessary that the upper layer film be a combination capable of being selectively etched with respect to the lower layer film, and that a film including at least the remaining lower layer film constitute a protective film. To this end, the lower film is formed by stacking a lower insulating film and an etching stopper film in an etching process of the upper film [first film].
Or a combination in which the upper layer film can be selectively etched with respect to the lower layer film [refer to the second embodiment].
Any of the configurations described above may be used. Also, various modifications such as a configuration using a semiconductor film as the etching stop film (see the first embodiment) or a configuration using an insulating film having a lower etch rate than the upper film for the etchant of the upper film. Can be implemented. [Effects of the Invention] As described above, according to the present invention, the lift-off method is not used, and the end portions of the source / drain electrodes and the protective film are overlapped. In addition, cracks in the gate insulating film and the like can be prevented.
Therefore, occurrence of point defects is prevented. In addition, even though the lift-off method is not used, the working semiconductor layer is not contaminated by the resist stripping solution. Further, since the film formation temperature of the contact layer, source and drain electrode material films can be increased, the on-current characteristics of the thin film transistor are improved and stabilized.
第1図は本発明の構成説明図、 第2図は本発明第1の実施例説明図、 第3図は本発明第2の実施例説明図、 第4図は成膜温度に対するコンタクト特性を示す図、 第5図は従来の問題点説明図である。 図において、1は透明絶縁性基板(ガラス基板)、2は
ゲート絶縁膜(SiN膜)、3は動作半導体層(a−Si
層)、4は保護膜、5は密着層(a−Si膜)、6はコン
タクト層(n+a−Si層)、7は電極金属膜(Ti膜)、8
はレジスト膜、9は隙間、10はレジスト膜、11は下層絶
縁膜(SiO2膜)、12はエッチング停止膜(a−Si膜)、
13は下層膜、14は上層膜、15は多層膜、25は開口、Gは
ゲート電極、Sはソース電極、Dはドレイン電極を示
す。FIG. 1 is an explanatory view of the structure of the present invention, FIG. 2 is an explanatory view of a first embodiment of the present invention, FIG. 3 is an explanatory view of a second embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 5 is an explanatory view of a conventional problem. In the figure, 1 is a transparent insulating substrate (glass substrate), 2 is a gate insulating film (SiN film), 3 is an operating semiconductor layer (a-Si
Layer, 4 is a protective film, 5 is an adhesion layer (a-Si film), 6 is a contact layer (n + a-Si layer), 7 is an electrode metal film (Ti film), 8
Is a resist film, 9 is a gap, 10 is a resist film, 11 is a lower insulating film (SiO 2 film), 12 is an etching stop film (a-Si film),
Reference numeral 13 denotes a lower film, 14 denotes an upper film, 15 denotes a multilayer film, 25 denotes an opening, G denotes a gate electrode, S denotes a source electrode, and D denotes a drain electrode.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 友孝 神奈川県川崎市中原区上小田中1015番地 富士通株式会社内 (56)参考文献 特開 昭62−8570(JP,A) 特開 昭59−113666(JP,A) 特開 平2−62051(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 29/786 H01L 21/336 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Tomotaka Matsumoto 1015 Kamiodanaka, Nakahara-ku, Kawasaki City, Kanagawa Prefecture Inside Fujitsu Limited (56) References JP-A-62-8570 (JP, A) JP-A-59-113666 (JP, A) JP-A-2-62051 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB name) H01L 29/786 H01L 21/336
Claims (5)
(G),ゲート絶縁膜(2)および動作半導体層(3)
がこの順に積層され、該動作半導体層上の前記ゲート電
極直上部に保護膜(4)と、該保護膜を挟んでその両側
にソース電極(S)およびドレイン電極(D)が対向配
置されてなる薄膜トランジスタを製造するに際し、 透明絶縁性基板上にゲート電極を形成した後、ゲート絶
縁膜,動作半導体層,および絶縁膜を含む下層膜(13)
と該下層膜に対して選択エッチング可能な上層膜(14)
との多層膜を積層し、 該多層膜の上に前記ゲート電極に自己整合したレジスト
膜(8)を形成し、該レジスト膜をマスクとして、前記
多層膜の上層膜の露出部を選択的に除去し、次いで、前
記レジスト膜を除去した後、前記下層膜の露出部を除去
して保護膜を画定し、 次いで、該保護膜の端部上に端部を重ね合わせたソース
電極およびドレイン電極を形成する工程を 含むことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。1. A gate electrode (G), a gate insulating film (2) and a working semiconductor layer (3) on a transparent insulating substrate (1).
Are stacked in this order, and a protective film (4) is provided immediately above the gate electrode on the operating semiconductor layer, and a source electrode (S) and a drain electrode (D) are opposed to each other on both sides of the protective film. When manufacturing a thin film transistor, a gate electrode is formed on a transparent insulating substrate, and then a gate insulating film, a working semiconductor layer, and an underlying film including an insulating film (13)
And an upper layer film selectively etchable with respect to the lower layer film (14)
Forming a resist film (8) self-aligned with the gate electrode on the multilayer film, and selectively exposing the exposed portion of the upper film of the multilayer film using the resist film as a mask. After removing the resist film, the exposed portion of the underlayer film is removed to define a protective film. Then, a source electrode and a drain electrode whose ends are overlapped on the ends of the protective film Forming a thin film transistor.
と、その上に前記上層膜(14)のエッチング工程で使用
するエッチャントに対する被エッチレートが前記上層膜
より小さい材料からなるエッチング停止膜(12)と積層
膜とし、前記上層膜のエッチングを該エッチング停止膜
で停止させることにより、前記上層膜の選択エッチング
を行なう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。2. The method according to claim 1, wherein the lower film (13) is a lower insulating film (11).
And an etching stop film (12) formed of a material having a lower etch rate with respect to an etchant used in the etching process of the upper layer film (14) and a material smaller than that of the upper layer film. 2. The method according to claim 1, wherein the upper layer film is selectively etched by stopping at a stop film.
膜(14)のエッチング工程で使用するエッチャントに対
する被エッチレートが前記上層膜より小さい半導体膜と
した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。3. The etching stop film (12) is a semiconductor film having a lower etch rate with respect to an etchant used in an etching process of the upper layer film (14) than the upper layer film. Method for manufacturing thin film transistor.
膜(14)のエッチング工程で使用するエッチャントに対
する被エッチレートが前記上層膜より小さい絶縁膜とし
た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. The etching stop film according to claim 2, wherein an etching rate of an etchant used in an etching process of said upper film is smaller than that of said upper film. Method for manufacturing thin film transistor.
とともに、上層膜のエッチング工程で使用するエッチャ
ントに対する被エッチレートが前記上層膜より小さい絶
縁膜を下層膜(13)とした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. An upper film (14) of the multilayer film is used as an insulating film, and an insulating film whose etch rate with respect to an etchant used in an etching process of the upper film is smaller than the upper film is used as a lower film (13). 2. The method for manufacturing a thin film transistor according to claim 1, wherein:
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| JP6454990A JP2913737B2 (en) | 1990-03-14 | 1990-03-14 | Method for manufacturing thin film transistor |
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|---|---|---|---|---|
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1990
- 1990-03-14 JP JP6454990A patent/JP2913737B2/en not_active Expired - Lifetime
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