(57)【要約】【課題】  位置合わせの問題がなく、また仕上がり寸法が設計寸法からずれても106以上のオン／オフ比と高速動作の両方を満たす電界効果トランジスタの製造方法を提供することである。【解決手段】  基板上にソースとドレイン間の距離がLとなるように前記ソースおよび前記ドレインを形成する工程と、前記ソースおよび前記ドレインに接触するように活性層を形成する工程と、前記活性層に接触するように絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層を被覆するようにフォトレジストを形成する工程と、前記フォトレジストを被覆してある面の反対側から媒質内波長λの平行光を前記面の法線に対して2006114817.tif 000009を満たす入射角θで前記フォトレジストに照射する工程を少なくとも含むことを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。【選択図】  図１
2006114817.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上にソースとドレイン間の距離がLとなるように前記ソースおよび前記ドレインを形成する工程と、前記ソースおよび前記ドレインに接触するように活性層を形成する工程と、前記活性層に接触するように絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層を被覆するようにフォトレジストを形成する工程と、前記フォトレジストを被覆してある面の反対側から媒質内波長λの平行光を前記面の法線に対して
【数１】
2006114817.tif 000008
を満たす入射角θで前記フォトレジストに照射する工程を少なくとも含むことを特徴とする電界効果トランジスタの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電界効果トランジスタの製造方法に関し、特に液晶駆動に好適な電界効果トランジスタを製造する方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶などの表示デバイスを駆動するための電界効果トランジスタには、高速動作が求められている。このため、チャネル長がどんどん短くなっている。そして、マスクアライナを用いた場合、位置あわせ精度は約1 μｍ、電子ビーム露光装置を用いた場合、位置あわせ精度は約0.5 μｍとなっている。この公知文献としては、特許文献1がある。
【特許文献１】特開平５−０１３４４４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、従来の電界効果トランジスタのように、ゲートとソース／ドレイン間に位置合わせ精度の制限により生じる隙間があると、オン／オフ比が小さくなると同時に、遮断周波数も小さくなってしまう。これは、ソース−ドレイン間の一部だけに伝導チャネルができるためである。一方、ゲートとソース／ドレインが重なると、オン／オフ比は大きくなるが、ゲートとソース／ドレイン間の静電容量が大きくなるため、遮断周波数が小さくなってしまう。液晶などの表示デバイスを駆動するには、106以上のオン／オフ比と高速動作の両方を満たす必要がある。この観点からは、もっとも理想的なのは、ソース／ドレイン間距離とゲート長が一致する構造である。ただし、実際の素子では、仕上がり寸法が設計寸法からずれることを考慮しなくてはならない。
【０００４】
本発明の目的は、位置合わせの問題がなく、また仕上がり寸法が設計寸法からずれても106以上のオン／オフ比と高速動作の両方を満たす電界効果トランジスタの製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決するため、本出願における発明の電界効果トランジスタの製造方法は、基板上にソースとドレイン間の距離がLとなるように前記ソースおよび前記ドレインを形成する工程と、前記ソースおよび前記ドレインに接触するように活性層を形成する工程と、前記活性層に接触するように絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層を被覆するようにフォトレジストを形成する工程と、前記フォトレジストを被覆してある面の反対側から媒質内波長λの平行光を前記面の法線に対して
【０００６】
【数１】
2006114817.tif 000003
を満たす入射角θで前記フォトレジストに照射する工程を少なくとも含むことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
以上説明したように、本出願に係る発明によれば、位置合わせの問題がなく、また仕上がり寸法が設計寸法からずれても106以上のオン／オフ比と高速動作の両方を満たす電界効果トランジスタの製造方法が実現される。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
上記構成において、電界効果トランジスタの製造方法と特性について、図１、図４、図５を参照しながら説明する。図１は本発明の電界効果トランジスタの製造方法を模式的に示す断面図であり、同図において１はゲート電極、２はソース電極、３はドレイン電極、４は活性層、５は絶縁層、６は基板、１０はフォトレジストである。図５は、従来の電界効果トランジスタの構造を模式的に示す断面図である。図４は、オン／オフ比と遮断周波数のゲート長ＬＧ１（図５に図示）に対する依存性を示す図である。
【０００９】
まず、図4と図５を用いて、構造に関する指針について説明する。大きなオン／オフ比と高速動作の両方を満たすためには、相互コンダクタンスが大きく、かつゲート−ソース間の静電容量およびゲート−ドレイン間の静電容量が小さいことが必要である。ただし、実際の素子では、仕上がり寸法が設計寸法からずれることを考慮しなくてはならない。ここで、相互コンダクタンスを大きくするためには、ゲートとドレインが重なるよりは、ゲートとソースが重なるほうが効果が大きいことに着目した。そこで、ゲートとソースが重なった状態で、オン／オフ比と遮断周波数がゲート長ＬＧ１によってどのように変化するかを計算した。図５では、ゲート電極１がソース電極２およびドレイン電極３と重なっているが、ゲート電極１とソース電極２との重なりを1μｍに固定し、ソースとドレイン間の距離、すなわちチャネル長Lを4μｍとして計算を行った。なお、アモルファスシリコン活性層４の層厚は0.1μｍ、窒化シリコン絶縁層５の層厚は、0.3μｍである。計算結果を図4に示す。ゲートとドレインとが接するのはＬＧ１＝5μｍの点であるが、4μｍ≦ＬＧ１≦6μｍの範囲では、オン／オフ比は106を超えており、まったく問題ない。一方、遮断周波数は、ＬＧ１＝5μｍにおいて最大値をとるが、ＬＧ１＝4μｍでは最大値の半分未満になる。これに対して、ＬＧ１＝6μｍのときは、遮断周波数は最大値の約85％である。このような計算結果に基づいて、本発明では、仕上がり寸法が設計寸法からずれることを考慮して、ゲートとソースが重なり、かつゲートとドレインが重なることはあっても離れることのない電界効果トランジスタの製造方法を提供する。
【００１０】
これから、図１を参照しながら、本発明の電界効果トランジスタの製造方法を説明する。図１（ａ）に示すように、ガラス基板６上にAlからなるソース電極２（厚さ0.3μｍ）、ドレイン電極３（厚さ0.3μｍ）、アモルファスシリコン活性層４(厚さ0.1μｍ)、窒化シリコン絶縁層５(厚さ0.3μｍ)を形成しておく。そして、窒化シリコン絶縁層５にフォトレジスト１０としてＡＺ−１３５０（ヘキスト製）を膜厚が1μｍとなるように塗布する。プリベークとして８０℃で３０分間の熱処理をおこなった後、図１（ｂ）のように基板6側から媒質内波長λの平行光２０を照射する。このとき、平行光２０の入射角θは、
【００１１】
【数２】
2006114817.tif 000004
を満たすように設定する。ここで、Lはチャネル長、すなわち、ソース電極２とドレイン電極3との距離である。入射角θを規定したのは、ゲートとソースが重なり、かつゲートとドレインが重なることはあっても離れることのないようにするためであり、これから入射角θの規定について説明する。ソース電極２およびドレイン電極３は、光を通さないので、チャネル部は平行光２０に対するスリットとして働く。スリットのサイズがLだから、平行光２０に対する回折角φは、平行光２０の媒質内波長λを用いて、
【００１２】
【数３】
2006114817.tif 000005
で与えられる。このとき、平行光２０は、フォトレジスト１０上でドレイン電極3に向かって広がり、次式を満たせば、ドレイン電極３上のフォトレジスト１０も露光され始める。
【００１３】
【数４】
2006114817.tif 000006
ここで、dは活性層４と絶縁層５の層厚の和である。現像、リンス後のフォトレジスト１０は、図１（ｃ）に示すようにややテーパー形状をしている。つぎに、このフォトレジスト１０を被覆するようにAl電極を蒸着し、リフトオフを行うと、図１（ｄ）のようにゲート電極１（層厚0.3μｍ）が形成される。図１（ｄ）では、理想的な場合として、ゲート電極１がソース電極２と重なり、ドレイン電極３とは重なりも離れもしない状態を示している。
【００１４】
図1は、本発明の特徴をもっともよく表す図画であり、電界効果トランジスタの製造方法を模式的に示す断面図である。同図において、１はゲート電極、２はソース電極、３はドレイン電極、４は活性層、５は絶縁層、６は基板、１０はフォトレジストである。
【００１５】
これから、図１を参照しながら、本発明の電界効果トランジスタの製造方法を説明する。図１（ａ）に示すように、ガラス基板６上にAlからなるソース電極２（厚さ0.3μｍ）、ドレイン電極３（厚さ0.3μｍ）、アモルファスシリコン活性層４(厚さ0.1μｍ)、窒化シリコン絶縁層５（厚さ0.3μｍ）を形成しておく。ここで、チャネル長Lは4μｍである。そして、窒化シリコン絶縁層５にフォトレジスト１０としてＡＺ−１３５０（ヘキスト製）を膜厚が1μｍとなるように塗布する。プリベークとして８０℃で３０分間の熱処理をおこなった後、図１（ｂ）のように基板6側から平行光２０としてHe−Neレーザー光（波長0.6328μｍ）を照射する。このとき、媒質内波長λは約0.21μｍである。そして、平行光２０の入射角θは、
【００１６】
【数５】
2006114817.tif 000007
を満たすように設定する。現像、リンス後のフォトレジスト１０は、図１（ｃ）に示すようにややテーパー形状をしている。つぎに、このフォトレジスト１０を被覆するようにAl電極を蒸着し、リフトオフを行うと、図１（ｄ）のようにゲート電極１（層厚0.3μｍ）が形成される。図１（ｄ）では、理想的な場合として、ゲート電極１がソース電極２と重なり、ドレイン電極３とは重なりも離れもしない状態を示している。
【００１７】
図２は、図１の製造方法で作られた電界効果トランジスタの構造を模式的に示す断面図である。ゲート電極１とソース電極２との重なりは1μｍであり、ゲート電極１とドレイン電極３は重なってもいないし、離れてもいない。また、チャネル長Lは4μｍである。図3は図２の電界効果トランジスタの電流−電圧特性を示す図であり、同図において(a)はドレイン電流とドレイン電圧との関係(パラメータは、ゲート電圧VG)、（ｂ）はドレイン電流とゲート電圧との関係(パラメータはドレイン電圧VD)を示している。なお、チャネル幅は10μｍである。図３（ａ）に示すように、ドレイン電圧が大きくなるにつれてドレイン電流は飽和傾向を示し、典型的な電界効果トランジスタの特性を示している。また、図３（ｂ）に示すように、ドレイン電圧VDが10Vの場合、ゲート電圧が10Vと０Vのときのドレイン電流の比、すなわちオン／オフ比は2×1012であり、液晶などの表示デバイスを駆動するために必要なオン／オフ比106より大きく、仕様を満たしていることがわかる。また、遮断周波数は、十分大きい値である460kHzが得られており、本発明の有効性が示された。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明に係る電界効果トランジスタの製造方法を示す断面図。
【図２】本発明に係る電界効果トランジスタの製造方法によって作られた電界効果トランジスタの構造を示す断面図である。
【図３】本発明に係る電界効果トランジスタの電流−電圧特性を示す図である。
【図４】本発明に係る電界効果トランジスタのオン／オフ比と遮断周波数のゲート長依存性を示す図である。
【図５】従来の電界効果トランジスタの構造を示す断面図である。
【符号の説明】
【００１９】
１  ゲート電極
２  ソース電極
３  ドレイン電極
４  活性層
５  絶縁層
６  基板
１０  フォトレジスト
２０  平行光
【図１】
2006114817.tif 000010
【図２】
2006114817.tif 000011
【図３】
2006114817.tif 000012
【図４】
2006114817.tif 000013
【図５】
2006114817.tif 000014