JPH095790A - Method for manufacturing thin film transistor - Google Patents
Method for manufacturing thin film transistorInfo
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- JPH095790A JPH095790A JP17416895A JP17416895A JPH095790A JP H095790 A JPH095790 A JP H095790A JP 17416895 A JP17416895 A JP 17416895A JP 17416895 A JP17416895 A JP 17416895A JP H095790 A JPH095790 A JP H095790A
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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。
(57) [Abstract] [PROBLEMS] To provide a method for manufacturing a thin film transistor capable of performing sufficient exposure of a resist layer in a short time when performing patterning of a semiconductor channel layer by performing back exposure from the lower surface side of a substrate. To do. A step of forming an opaque gate electrode on a transparent substrate, and a step of sequentially forming a semiconductor channel layer and an impurity-doped layer on the entire surface of the substrate including a region for forming the gate electrode via a transparent insulating layer. A step of forming a resist layer having sensitivity to visible light on the entire surface of the impurity-doped layer, a step of irradiating light from the lower surface side of the substrate and exposing the resist layer using the gate electrode as a mask, the resist A step of developing the layer and removing the exposed portion, and using the non-exposed portion of the resist layer as a mask, the semiconductor channel layer and the impurity-doped layer are etched to remove unnecessary semiconductor channel layer and impurity-doped layer. The process of removing the visible light is not light in the ultraviolet region that is easily absorbed by the semiconductor channel layer or the impurity-doped layer, but visible light. Area light can be used, and the resist layer can be sufficiently exposed in a short time.
Description
【0001】[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。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a thin film transistor, and more particularly to a method of manufacturing a thin film transistor in which backside exposure is performed from the lower surface side of a substrate.
【0002】[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。2. Description of the Related Art Thin film transistors have high utility value especially in the field of liquid crystal displays, and the demand for thin film transistors is expected to increase in the future. A thin film transistor is an active element in which a gate electrode is usually formed on a glass substrate, and a source electrode and a drain electrode and a semiconductor channel layer made of an intrinsic semiconductor are formed on the gate electrode via an insulating layer. The semiconductor channel layer is a layer formed in a region between the source electrode and the drain electrode, and makes the semiconductor channel layer conductive or non-conductive by controlling the voltage applied to the gate electrode. Accordingly, the thin film transistor can operate as a switching element in which the source electrode and the drain electrode are turned on / off.
【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。When such a thin film transistor is applied to a liquid crystal display, the thin film transistors are arranged vertically and horizontally in a matrix form so that one thin film transistor exists in each pixel. Then, for example, if the gate electrode is extended in the horizontal direction of this matrix, the source electrode is extended in the vertical direction of this matrix, and in each thin film transistor, the drain electrode is connected to the display (pixel) electrode corresponding to one pixel. The potential of the display (pixel) electrode corresponding to an arbitrary pixel can be controlled by combining the gate electrode and the source electrode.
【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。As a method for efficiently manufacturing a thin film transistor having the above-mentioned structure, a method of performing back exposure from the lower surface side of the substrate (Japanese Patent Laid-Open Nos. 2-196222 and 2).
No. -250037) has been proposed. in this way,
In patterning the semiconductor channel layer, the resist layer is exposed by irradiating light from the lower surface side of the substrate using the gate electrode as a mask. Thus, by using the gate electrode as a mask, the patterning process can be simplified.
【0005】[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。In the method of manufacturing a thin film transistor using backside exposure as described above, the light emitted from the lower surface side of the substrate is transmitted through the substrate, the insulating layer and the semiconductor channel layer to expose the resist layer. Need to let. However, among the layers that transmit light, the semiconductor channel layer has a relatively low light transmittance, so when this layer becomes thick, a considerable part of the irradiated light is absorbed inside the layer,
There is a possibility that the amount of light necessary for exposing the resist layer to light may not be obtained. In particular, light in the ultraviolet region, which is the photosensitive band of a commonly used organic resist, is easily absorbed in the semiconductor channel layer. Therefore, a long exposure time is required to sufficiently expose the resist layer to light.
【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。On the other hand, it is possible to improve the photosensitivity of the resist layer by reducing the thickness of the semiconductor channel layer. In this case, however, in the subsequent step of etching the impurity-doped layer formed on the semiconductor channel layer, When over-etching occurs, there is a risk that the semiconductor channel layer will be completely removed, and the semiconductor channel layer is inevitably required to have a certain thickness or more.
【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。The present invention has been made in view of the above situation, and when the back surface exposure is performed from the lower surface side of the substrate to pattern the semiconductor channel layer, the resist layer is sufficiently exposed in a short time. It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a thin film transistor capable of performing the above.
【0008】[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。In order to achieve such an object, a method of manufacturing a thin film transistor according to the present invention includes a step of forming an opaque gate electrode on a transparent substrate and a formation area of the gate electrode. A step of sequentially forming a semiconductor channel layer and an impurity-doped layer on the entire surface of the substrate with a transparent insulating layer interposed therebetween,
The step of forming a resist layer having sensitivity to visible light, the step of irradiating light from the lower surface side of the substrate and exposing the resist layer using the gate electrode as a mask, the resist layer is developed, and the exposed portion is removed. And a step of removing the unnecessary semiconductor channel layer and the impurity-doped layer by etching the semiconductor channel layer and the impurity-doped layer using the non-exposed portion of the resist layer as a mask. did.
【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。The method of manufacturing a thin film transistor according to the present invention comprises a step of forming an opaque gate electrode on a transparent substrate, and a semiconductor over the entire surface of the substrate including a region for forming the gate electrode via a transparent insulating layer. A step of sequentially forming a channel layer and an impurity-doped layer, a step of forming a source electrode and a drain electrode on the impurity-doped layer, and an entire surface of the impurity-doped layer including a formation region of the source electrode and the drain electrode, The step of forming a resist layer having sensitivity to visible light, the step of irradiating light from the lower surface side of the substrate and exposing the resist layer using the gate electrode as a mask, the resist layer is developed, and the exposed portion is removed. Step and etching the semiconductor channel layer and the impurity-doped layer using the unexposed portion of the resist layer as a mask Removing unnecessary semiconductor channel layer and the impurity-doped layer, and the like have configure.
【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。Further, in the method of manufacturing a thin film transistor of the present invention, the resist layer is made of an alkali-soluble polymer,
The resist is composed of an acid-decomposable dissolution inhibitor, a photo-acid generator and a sensitizing dye.
【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。Further, in the method of manufacturing a thin film transistor of the present invention, the resist layer is formed by using a resist comprising a polymer in which an alkali-soluble group is blocked by a hydrophobic structure, a photoacid generator and a sensitizing dye. In addition, at least one of the polymers represented by the following general formula (I), general formula (II) and general formula (III) is used as the polymer.
【0012】[0012]
【化4】 Embedded image
【0013】[0013]
【化5】 Embedded image
【0014】[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)[Chemical 6] (In the formula, R 1 , R 2 and R 3 are each independently an element other than a hydrogen atom or a substituent)
【0015】[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。The light radiated from the lower surface side of the transparent substrate is transmitted through the semiconductor channel layer and the impurity-doped layer in the region where the gate electrode is not formed to expose the resist layer to visible light. Since it has sensitivity, it is possible to perform exposure with light in the visible light region, not light in the ultraviolet light region, which is easily absorbed by the semiconductor channel layer or the impurity-doped layer, as exposure light, and resist in a short time. Sufficient exposure of the layer can be performed.
【0016】[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。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【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。First, the structure of a conventional general thin film transistor will be briefly described. FIG. 1 is a plan view showing a state in which a plurality of thin film transistors are arranged in a matrix when the thin film transistors are used in a general liquid crystal display. The portion indicated by the solid line in FIG. 1 is the gate electrode G. The gate electrode G is composed of a main portion that extends in the lateral direction of the figure and corresponds to a scanning line of a liquid crystal display, and a gate portion that extends downward from the main portion and that acts as a gate for each transistor element. There is. On the other hand, the portion indicated by the broken line in FIG. 1 is the source electrode S, which extends in the vertical direction of the figure and functions as the data line of the liquid crystal display. As described above, a large number of squares are formed by the plurality of gate electrodes G arranged in the horizontal direction and the plurality of source electrodes S arranged in the vertical direction, and the display electrodes E (indicated by a chain double-dashed line in the figure) are formed in the respective squares. (Shown by) are formed. Each drain electrode D (shown by a chain line in the figure) is formed so as to be electrically connected to each display electrode E, and the semiconductor channel layer A is provided between each drain electrode D and the source electrode S. (Indicated by a dotted line in the figure) are formed. The gate portion of the gate electrode G overlaps with each semiconductor channel layer A, and the channel in the semiconductor channel layer A can be ON / OFF controlled by the voltage applied to the gate electrode G.
【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。In the above structure, one set of thin film transistors includes a drain electrode D, a source electrode S, a semiconductor channel layer A formed between them, and a gate electrode G for controlling the semiconductor channel layer A. It is composed by. Although FIG. 1 shows a state in which four sets of thin film transistors are formed, in reality, a large number of thin film transistors are formed on a two-dimensional plane, and a display having each display electrode E as one pixel is formed. It And
By applying a predetermined voltage to the gate electrode G corresponding to one specific scanning line, the channel layers of the thin film transistors arranged in a row in the figure can be turned on, and the source electrode S is provided as a data line. The signal value can be written to the display electrode E. In other words, a voltage is selectively applied to the plurality of gate electrodes G arranged in the horizontal direction of the drawing and the plurality of source electrodes S arranged in the vertical direction of the drawing to thereby generate a two-dimensional image. A desired charge can be stored in a desired display electrode among the large number of display electrodes E arranged on a plane.
【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。FIG. 2 is a vertical sectional view taken along line XX 'of the liquid crystal display shown in FIG. In FIG. 2, a gate electrode 2 (corresponding to the gate electrode G in FIG. 1) is formed on a glass substrate 1, and a semiconductor channel layer 4 (see FIG. 1) is formed so as to cover the gate electrode 2 with a gate insulating layer 3 interposed therebetween. Corresponding to the semiconductor channel layer A) is formed. In addition, the drain electrode 6D via the drain side impurity doped layer 5D
A source electrode 6S (corresponding to the drain electrode D in FIG. 1) and a source electrode 6S (corresponding to the source electrode S in FIG. 1) are formed via the source-side impurity doped layer 5S. Drain side impurity doped layer 5D and source side impurity doped layer 5S
Is an intermediate layer for ensuring ohmic contact with the semiconductor channel layer 4.
【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。A method of manufacturing a thin film transistor according to the first aspect of the present invention will be described by taking the above-mentioned thin film transistor as an example.
【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))。FIG. 3 is a process chart for explaining the method of manufacturing the thin film transistor of the first invention. First, the gate electrode 2 is formed on the glass substrate 1 by a photolithography method or the like, and the gate insulating layer 3, the semiconductor channel layer 4, and the impurity doped layer 5 are formed on the glass substrate 1 so as to cover the gate electrode 2. (FIG. 3 (A)). Further, a positive resist for back exposure is applied on the impurity-doped layer 5 to form a resist layer 7 (FIG. 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。Next, light is irradiated from the lower surface (back surface) side of the glass substrate 1, and the resist layer 7 is formed using the gate electrode 2 as a mask.
Exposure is performed (FIG. 3C). That is, in the portion where the gate electrode 2 does not exist at the time of exposure, the light irradiated from the lower surface side of the glass substrate 1 passes through the gate insulating layer 3, the semiconductor channel layer 4 and the impurity-doped layer 5, and the glass substrate upper surface side. After reaching the resist layer 7 located at, the resist is exposed to light to form an exposed portion 7a. On the other hand, in the portion where the gate electrode 2 exists, the opaque gate electrode 2 does not transmit light, so the resist in the portion corresponding to this gate electrode 2 becomes the non-exposed portion 7b without being exposed to light.
【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。The present invention is characterized in that the resist layer 7 is formed using a positive resist having sensitivity to visible light as described later. Generally, in a thin film transistor, hydrogenated amorphous silicon (a-Si: H) is used as a semiconductor channel layer. This a-S
Since i: H has a characteristic of strongly absorbing light in the ultraviolet region, when the back exposure as described above is performed, the light in the ultraviolet region, which is a photosensitive band of a resist generally used in the past, is
It is absorbed by the semiconductor channel layer, and a sufficient amount of light for promptly exposing the resist cannot be obtained. However, a-
The absorption of Si: H becomes weaker as the wavelength becomes longer,
Absorption is very weak for light in the visible light range. Especially,
A-Si: H hardly absorbs light having a wavelength of 600 nm to 700 nm, that is, red light. Therefore, if back exposure is performed using light in this visible region,
The resist layer can be exposed quickly. However, the photosensitive band of a novolak / naphthoquinonediazide type resist, which is a commonly used positive type resist, is 3
The light in this wavelength range has a transmittance of 0.01% or less in an a-Si: H film (semiconductor channel layer) having a film thickness of 0.2 μm. Therefore, it takes a very long time for exposure and cannot be put to practical use. However, in the present invention, since the resist layer 7 is formed using a positive resist having sensitivity to visible light, it is possible to perform exposure with light in the visible light region that is difficult to be absorbed by the semiconductor channel layer 4 and the impurity-doped layer 5. Therefore, the resist layer 7 can be sufficiently exposed in a short time.
【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))。As described above, after the back exposure, the non-exposed portion 7b is formed in the resist layer 7 in the same pattern as the gate electrode 2, and then the resist layer 7 is developed to remove the exposed portion 7a (FIG. 3D). ). Next, the semiconductor channel layer 4 and the impurity doped layer 5 are patterned using the non-exposed portion 7b as a mask to form the semiconductor channel layer 4 and the impurity doped layer 5 having the same pattern as the gate electrode 2 (FIG. 3).
(E)). Then, the source electrode 6S and the drain electrode 6D
Is formed by a photolithography method as in the conventional case, and the impurity doped layer 5 in the channel portion is removed using the source electrode 6S and the drain electrode 6D as a mask to complete a thin film transistor (FIG. 3F).
【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。In the method of manufacturing a thin film transistor according to the present invention described above, since it is not necessary to perform highly accurate alignment in patterning the semiconductor channel layer and the impurity-doped layer, a high-performance alignment device is unnecessary, and
Since the resist layer can be sufficiently exposed in a short time, the efficiency of the process can be significantly improved.
【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。Next, a method of manufacturing the thin film transistor of the second invention will be described by taking a thin film transistor having another structure as an example.
【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。FIG. 4 is a plan view showing a state in which a plurality of thin film transistors are arranged in a matrix when the thin film transistors are used in a liquid crystal display. The portion indicated by the solid line in FIG. 4 is the gate electrode G. Further, the portion shown by the broken line in FIG. 4 is the source electrode S, and this source electrode S extends in the vertical direction of the figure and functions as the data line of the liquid crystal display. In this way, a large number of squares are formed by the plurality of gate electrodes G arranged in the horizontal direction and the plurality of source electrodes S arranged in the vertical direction, and the display electrodes E (indicated by a chain line in the figure) are formed in each of the squares. (Shown) is formed. Further, on the right side of the source electrode S, an L-shaped source electrode S ′ (shown by a broken line in the drawing) is formed. On the other hand, the upper left portion of the display electrode E extends upward in the figure and is located as the drain electrode D between the source electrodes S and S ′. The source electrodes S and S'and the drain electrode D
Has a structure that three-dimensionally intersects with the gate electrode G at points P, Q, and R, respectively.
【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。Further, the pattern is arranged above the gate electrode G and below the source electrodes S and S'and the drain electrode D, that is, as shown by hatching in FIG. 5 (gate electrode, source electrode, The semiconductor channel layer A is formed with a common pattern of the drain electrode and the display electrode.
【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。FIG. 6 is a vertical sectional view taken along line XX 'of the liquid crystal display shown in FIG. 4, and FIG. 7 is a vertical sectional view taken along line YY'. 6 and 7, the gate electrode 12 (the gate electrode G in FIG. 4 is formed on the glass substrate 11).
Corresponding to the semiconductor channel layer 14 is formed via the gate insulating layer 13 so as to cover the gate electrode 12.
Further, the impurity doped layer 15 (corresponding to the semiconductor channel layer A in FIGS. 4 and 5) is formed. Further, the drain electrode 16D and the source electrodes 16S, 16S 'are formed at positions corresponding to points P, Q, R in FIG. 4, respectively. The impurity-doped layer 15 is the semiconductor channel layer 14
Is an intermediate layer for ensuring the ohmic contact with the impurity doped layer 15 between the points P and R and between the points R and Q in FIG.
【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。Next, the manufacturing method of the thin film transistor of the second invention will be described by taking the thin film transistor as shown in FIG. 4 as an example.
【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))。8 and 9 are process drawings for explaining the method of manufacturing the thin film transistor of the second invention. First, the gate electrode 12 is formed on the glass substrate 11 by a photolithography method or the like, and the gate insulating layer 13, the semiconductor channel layer 14, and the impurity doped layer 15 are formed on the glass substrate 11 so as to cover the gate electrode 12. . After that, the source electrodes 16S and 16S ', the drain electrode 16D and the display electrode (not shown) made of ITO are formed by photolithography or the like (FIGS. 8A and 9).
(A)). Next, a positive type resist for backside exposure is applied to the entire surface to form a resist layer 17 (FIG. 8).
(B), FIG. 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。Next, light is irradiated from the lower surface (back surface) side of the glass substrate 11 to expose the resist layer 17 using the gate electrode 12 as a mask. That is, in the portion where the gate electrode 12 does not exist at the time of exposure, the light irradiated from the lower surface side of the glass substrate 11 is exposed to the gate insulating layer 13 and the semiconductor channel layer 1.
4, through the source electrode 16S, 16S 'and the drain electrode 16D made of the impurity-doped layer 15 and ITO,
Reaching the resist layer 17 located on the upper surface side of the glass substrate,
The resist is exposed to light to form the exposed portion 17a. On the other hand, since the opaque gate electrode 12 does not transmit light in the portion where the gate electrode 12 is present, this gate electrode 1
The resist of the corresponding portion of 2 is not exposed and the non-exposed portion 17
b.
【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。Also in the second invention, the resist layer 17 is formed by using a positive type resist having sensitivity to visible light as described later.
【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。As described above, the non-exposed portion 17 is formed on the resist layer 17 in the same pattern as the gate electrode 12 by backside exposure.
After forming b, the resist layer 17 is developed to expose the exposed portion 17
a is removed (FIG. 8 (D), FIG. 9 (D)). Next, the semiconductor channel layer 14 and the impurity doped layer 15 are patterned using the non-exposed portion 17b as a mask. However, in this patterning, the source electrodes 16S, 16S ', the drain electrode 16D, and the display electrode (not shown) function as a mask together with the non-exposed portion 17b, so that the pattern shown by hatching in FIG. The semiconductor channel layer 14 and the impurity-doped layer 15 are formed (FIGS. 8E and 9E). Then, the source electrode 16
A thin film transistor is completed by removing the impurity-doped layer 15 in the channel portion between S, 16S ′ and the drain electrode 16D.
【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。In the method of manufacturing a thin film transistor of the second invention, the source electrodes 16S, 16S 'and the drain electrode 16D are made of ITO which is a transparent conductor, but they are made of a conductive metal such as Cr. Good. in this case,
When the resist layer 17 is exposed by the back surface exposure, the source electrodes 16S and 16S ′ and the drain electrode 16D also function as a mask in addition to the gate electrode 12, but the non-exposed portion 17 is used.
In the patterning of the semiconductor channel layer 14 and the impurity-doped layer 15 using b as a mask, the pattern A as shown by hatching in FIG. 5 is formed as in the above example.
【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。Next, the resist sensitive to visible light used in the present invention will be described.
【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。A resist generally called a chemically amplified resist is composed of an alkali-soluble polymer, an acid-decomposable dissolution inhibitor (or a polymer in which an alkali-soluble group is blocked by a hydrophobic structure), and a photoacid generator, and is usually used. Is sensitive to ultraviolet light. In this chemically amplified resist, the photoacid generator generates an acid by irradiating the resist with light, which is a photosensitive band of the photoacid generator, and the generated acid decomposes the acid-decomposable dissolution inhibitor ( Alternatively, the generated acid decomposes the hydrophobic structure blocking the alkali-soluble group), and the polymer becomes alkali-soluble, so that the exposed part of the resist is dissolved in the alkaline solution to perform development. It is a resist to be used.
【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。The photoacid generator generally has a photosensitive band only in the ultraviolet region, but in the present invention, a resist in which a sensitizing dye is added to a chemically sensitized resist is used, whereby the sensitizing dye and the photoacid generator are used. The agents interacted with each other, and the photoacid generator was made to generate an acid by irradiating light in the photosensitive zone of the sensitizing dye. This acid causes the above-mentioned reaction, so that the portion of the sensitizing dye exposed to the light in the photosensitive zone is removed by the development. Therefore, by appropriately selecting the sensitizing dye, it is possible to freely select the light for the resist to be exposed, and for example, hydrogenated amorphous silicon (a-S) used as a semiconductor channel layer is used.
It is also possible to perform exposure with red light that i: H) hardly absorbs.
【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。An alkali-soluble polymer used in the present invention,
A resist comprising an acid-decomposable dissolution inhibitor, a photo-acid generator and a sensitizing dye contains an alkali-soluble polymer in an amount of 80 to 97.
% By weight, 1 to 5% by weight of an acid-decomposable dissolution inhibitor, 1 to 5% by weight of a photoacid generator, and 0.5 to 10% by weight of a sensitizing dye. Further, a resist comprising a polymer in which an alkali-soluble group is blocked by a hydrophobic structure, a photo-acid generator and a sensitizing dye is contained in an amount of 80 to 98% by weight of a polymer, 1 to 5% by weight of a photo-acid generating agent and a sensitizing dye. 0.5 ~
It is contained in the range of 10% by weight. The formation of a resist layer using such a resist can be performed by applying a coating liquid in which the resist is dispersed in a solvent and drying.
【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。As the polymer in which the alkali-soluble group is blocked with a hydrophobic structure, at least one kind of polymers represented by the following general formula (I), general formula (II) and general formula (III) is used. be able to.
【0041】[0041]
【化7】 [Chemical 7]
【0042】[0042]
【化8】 Embedded image
【0043】[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。Embedded image (In the formula, R 1 , R 2 and R 3 are each independently an element or a substituent other than a hydrogen atom.) Specific examples of the above polymer include R 1 , R 2 and R in the formula.
3 may include polymers as shown in Table 1 below, and the molecular weight of these polymers is from 1000 to 500.
About 00 is preferable.
【0044】[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。[Table 1] The thickness of the resist layer formed using the chemically amplified resist having sensitivity in the visible light range as described above is generally 0.2.
It is preferably about 2 μm.
【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。Next, the present invention will be described in more detail by showing more concrete examples. (Example 1) First, a chemically sensitized resist, AZPF-500 manufactured by Hoechst Co., was used as a base, and this was mixed with a sensitizing dye (squarylium dye) in the following composition, and stirred for 2 hours in a dark room to homogenize. A resist solution was obtained. The sensitivity of this resist solution was 600 to 700 nm. The Hoechst AZPF-500 is a chemical composition containing an alkali-soluble novolac resin as a base polymer, an acetal-type dissolution inhibitor, and a photoacid generator that generates a strong Bronsted acid by irradiation with light. It is a sensitized resist.
【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)。(Resist Composition) AZPF-500 manufactured by Hoechst Co., Ltd. 10.0 g Squarylium dye 0.025 g On the other hand, a Cr electrode layer for a gate electrode (thickness: 0. 1 μm) was formed and patterned by photolithography to form a gate electrode having a line width of 20 μm and a line interval of 310 μm. Next, a gate insulating layer (SiN) is formed on the glass substrate so as to cover the gate electrode.
x , thickness 0.3 μm), semiconductor channel layer (a-Si:
H, thickness 0.2 μm) and impurity-doped layer (n + a-
Si: H and a thickness of 0.05 μm) were successively formed in this order (corresponding to FIG. 3A). Then, the above resist solution is spin-coated on the impurity-doped layer (first step: 500 rpm for 3 seconds, second step: 3000 r
pm for 20 seconds) and then heated for 1 minute on a hot plate heated to 90 ° C. to remove the solvent to form a resist layer (thickness 0.5 μm) (corresponding to FIG. 3B). .
【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。Next, light (Kr laser light (wavelength 647 nm)) was irradiated from the lower surface (back surface) side of the glass substrate, and the resist layer was exposed using the gate electrode as a mask (FIG. 3).
(Corresponding to (C)). The exposure intensity was 3 mW / cm 2 , the exposure time was 33 seconds, and the exposure amount was 100 mJ / cm 2 . The exposed substrate was heat-treated (5 minutes) on a hot plate at 100 ° C. to accelerate the reaction in the resist.
【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)。Thereafter, development was performed by immersing in a 1.6% tetramethylamine hydroxy aqueous solution for 5 minutes to remove the exposed portion (corresponding to (D) in FIG. 3).
【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)。Next, the semiconductor channel layer and the impurity-doped layer are patterned (corresponding to (E) in FIG. 3) by plasma etching using SF 6 as a reactive gas, using the non-exposed portion of the resist layer as a mask. The unexposed resist layer was removed by immersing in acetone to which ultrasonic waves were applied for 2 minutes. After that, a Cr electrode layer (having a thickness of 0.2 μm) for the source electrode and the drain electrode is formed and patterned by a photolithography method to form the source electrode and the drain electrode. Further, the impurity-doped layer in the channel portion is removed. Then, a thin film transistor was manufactured (corresponding to (F) in FIG. 3).
【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。When the electrical characteristics of this thin film transistor were evaluated, sufficient switching characteristics were confirmed. (Example 2) As a chemically sensitized resist, the following composition was stirred in a dark room for 2 hours to obtain a uniform resist solution. The sensitivity of this resist solution was 600 to 700 nm.
【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。(Composition of resist) -t-butoxycarbonylated polyparavinylphenol (t-butoxycarbonylation introduction rate 44%) ... 2.5 g-antimonic fluorinated-4,4-di-t-butylphenyl Iodonium salt: 0.075 g Squarylium dye: 0.025 g Propylene glycol monoethyl ether acetate: 7.5 g A thin film transistor was produced in the same manner as in Example 1 using the above resist solution. However, the heat treatment after exposure of the resist layer was performed using a hot plate at 120 ° C., the heat treatment time was 30 minutes, and the 1.15% developer was an aqueous tetramethylammonium hydroxide solution.
【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
(SiNx 、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)。When the electrical characteristics of the produced thin film transistor were evaluated, sufficient switching characteristics were confirmed. Example 3 A Cr electrode layer (thickness 0.1 μm) for a gate electrode was formed on a glass substrate having a thickness of 1.1 mm, and patterned by photolithography to obtain a line width of 20 μm.
A gate electrode having a line interval of 310 μm was formed. Next, a gate insulating layer (SiN x , thickness 0.3 μm) and a semiconductor channel layer (a) are formed on the glass substrate so as to cover the gate electrode.
—Si: H, thickness 0.2 μm) and impurity-doped layer (n + a-Si: H, thickness 0.05 μm) were successively formed in this order. Then, an ITO electrode layer (having a thickness of 0.2 μm) for the source electrode and the drain electrode was formed and patterned by the photolithography method to form the source electrode and the drain electrode (see FIGS. 8 and 9A). Correspondence).
【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)。Next, the same resist solution as that used in Example 1 was spin-coated on the surface of the glass substrate on which the source and drain electrodes were formed (first step: 500 rp).
m for 3 seconds, second step: 3000 rpm for 20 seconds), and then heated for 1 minute on a hot plate heated to 90 ° C. to remove the solvent to form a resist layer ((in FIGS. 8 and 9). Corresponding to B)).
【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。Next, light (Kr laser light (wavelength 647 nm)) was irradiated from the lower surface (back surface) side of the glass substrate to expose the resist layer using the gate electrode as a mask ((C) in FIGS. 8 and 9). Corresponding to). The exposure intensity is 3 mW / cm 2 ,
The exposure time was 33 seconds, and the exposure amount was 100 mJ / cm 2 . The exposed substrate was heat-treated (5 minutes) on a hot plate at 100 ° C. to accelerate the reaction in the resist.
【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)。Then, development was carried out by immersing in a 1.6% tetramethylamine hydroxy aqueous solution for 5 minutes to remove the exposed portion (corresponding to (D) in FIGS. 8 and 9).
【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)。Next, the semiconductor channel layer and the impurity-doped layer are patterned by plasma etching using SF 6 as a reactive gas, using the non-exposed portion of the resist layer as a mask, and then the resultant is immersed in acetone to which ultrasonic waves have been applied. The unexposed resist layer was removed by immersion for a minute, and the impurity-doped layer in the channel portion was removed to produce a thin film transistor (corresponding to (E) in FIGS. 8 and 9).
【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。When the electrical characteristics of this thin film transistor were evaluated, sufficient switching characteristics were confirmed. (Comparative Example 1) OF as a resist, manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd.
Resist coating was performed in the same manner as in Example 1 except that PR-800 (viscosity 20 cp) was used, and then left in an oven at 80 ° C. for 30 minutes to remove the solvent. Then
Exposure was performed under the same conditions as in Example 1, and no heat treatment after exposure was performed, and development was performed by immersing in developer NMD-3 (concentration 2.38%) manufactured by Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. for 1 minute. Then, the resist was removed in the same manner as in Example 1 to manufacture a thin film transistor.
【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。When the electrical characteristics of the manufactured thin film transistor were evaluated, the switching characteristics could not be put to practical use. (Comparative Example 2) Exposure from the lower surface (back surface) side of the glass substrate was performed using ultraviolet light (wavelength 365 nm) of an ultra-high pressure mercury lamp, exposure intensity was 15 mW / cm 2 , exposure time was 2 hours,
A thin film transistor was manufactured in the same manner as in Comparative Example 1 described above except that the exposure amount was 108 J / cm 2 and the heat treatment after the completion of the exposure was not performed.
【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。When the electrical characteristics of the produced thin film transistor were evaluated, sufficient switching characteristics were confirmed, but the time required for exposure was about 200 times that of Example 1, and the present invention is a very excellent method for producing a thin film transistor. Was confirmed.
【0060】[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。As described in detail above, according to the present invention, since the resist layer having sensitivity to visible light is used as the resist layer, it is not light in the ultraviolet region which is easily absorbed by the semiconductor channel layer or the impurity-doped layer. Further, it is possible to perform exposure with light in the visible light range, which allows sufficient exposure of the resist layer in a short time by back exposure even when the semiconductor channel layer has a certain thickness or more. The effect that the thin film transistor can be easily manufactured is exhibited.
【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。FIG. 1 is a plan view showing a state in which a plurality of thin film transistors are arranged in a matrix when the thin film transistors are used in a general liquid crystal display.
【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。FIG. 2 is a vertical cross-sectional view taken along line XX ′ of the liquid crystal display shown in FIG.
【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。FIG. 3 is a process drawing for explaining the manufacturing method of the thin film transistor of the first invention.
【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。FIG. 4 is a plan view showing a state in which a plurality of thin film transistors are arranged in a matrix when the thin film transistors are used in a liquid crystal display.
【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。5 is a plan view showing a region of a semiconductor channel layer of the liquid crystal display shown in FIG.
【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。6 is a vertical cross-sectional view taken along line XX 'of the liquid crystal display shown in FIG.
【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。7 is a vertical sectional view taken along line YY 'of the liquid crystal display shown in FIG.
【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。FIG. 8 is a process drawing for explaining the manufacturing method of the thin film transistor of the second invention.
【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。FIG. 9 is a process drawing for explaining the manufacturing method of the thin film transistor of the second invention.
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 1, 11 ... Glass substrate 2, 12 ... Gate electrode 3, 13 ... Gate insulating layer 4, 14 ... Semiconductor channel layer 5, 15 ... Impurity doping layer 6D, 16D ... Drain electrode 6S, 16S ... Source electrode 7, 17 ... Resist Layer 7a, 17a ... Exposed part 7b, 17b ... Non-exposed part A ... Semiconductor channel layer D ... Drain electrode E ... Display electrode G ... Gate electrode S ... Source electrode
Claims (5)
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。1. A step of forming an opaque gate electrode on a transparent substrate, wherein a semiconductor channel layer and an impurity-doped layer are sequentially formed on the entire surface of the substrate including a region for forming the gate electrode via a transparent insulating layer. The step of forming a resist layer having sensitivity to visible light on the entire surface of the impurity-doped layer, irradiating light from the lower surface side of the substrate, and exposing the resist layer using the gate electrode as a mask, Developing the resist layer and removing the exposed portion; and etching the semiconductor channel layer and the impurity-doped layer using the unexposed portion of the resist layer as a mask to remove unnecessary semiconductor channel layer and impurity-doped layer. And a step of removing the layer.
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。2. A step of forming an opaque gate electrode on a transparent substrate, wherein a semiconductor channel layer and an impurity-doped layer are sequentially formed on the entire surface of the substrate including a region for forming the gate electrode via a transparent insulating layer. A step of forming a source electrode and a drain electrode on the impurity-doped layer, a resist layer sensitive to visible light is formed on the entire surface of the impurity-doped layer including a formation region of the source electrode and the drain electrode. A step of forming, a step of irradiating light from the lower surface side of the substrate, exposing the resist layer using the gate electrode as a mask, a step of developing the resist layer and removing an exposed portion; Using the exposed portion as a mask, the semiconductor channel layer and the impurity-doped layer are etched to remove unnecessary semiconductor channel layer and impurity-doped layer. A step of removing the bias layer, and a method for manufacturing a thin film transistor.
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。3. The resist layer is formed using a resist comprising an alkali-soluble polymer, an acid-decomposable dissolution inhibitor, a photo-acid generator and a sensitizing dye. 7. A method of manufacturing a thin film transistor according to.
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。4. The resist layer is formed using a resist composed of a polymer in which an alkali-soluble group is blocked by a hydrophobic structure, a photoacid generator, and a sensitizing dye. 7. A method of manufacturing a thin film transistor according to.
(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)5. The polymer according to claim 4, wherein at least one of the polymers represented by the following general formula (I), general formula (II) and general formula (III) is used as the polymer. Method of manufacturing thin film transistor of. Embedded image Embedded image Embedded image (In the formula, R 1 , R 2 and R 3 are each independently an element other than a hydrogen atom or a substituent)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17416895A JPH095790A (en) | 1995-06-16 | 1995-06-16 | Method for manufacturing thin film transistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP17416895A JPH095790A (en) | 1995-06-16 | 1995-06-16 | Method for manufacturing thin film transistor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH095790A true JPH095790A (en) | 1997-01-10 |
Family
ID=15973901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP17416895A Pending JPH095790A (en) | 1995-06-16 | 1995-06-16 | Method for manufacturing thin film transistor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH095790A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002343970A (en) * | 2001-05-10 | 2002-11-29 | Koninkl Philips Electronics Nv | Method of manufacturing thin film transistor, thin film transistor manufactured by using such manufacturing method, and liquid crystal display panel |
-
1995
- 1995-06-16 JP JP17416895A patent/JPH095790A/en active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002343970A (en) * | 2001-05-10 | 2002-11-29 | Koninkl Philips Electronics Nv | Method of manufacturing thin film transistor, thin film transistor manufactured by using such manufacturing method, and liquid crystal display panel |
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