(57)【要約】【課題】自己整合薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の製造方法を提供する。【解決手段】先ず、透明基板の第１表面上に酸化物ゲート、誘電体層、及びフォトレジスト層を順に堆積する。次に、該透明基板の第１表面と反対側の第２表面に紫外光を照射することで、該フォトレジスト層を露光する。この時、該酸化物ゲートからなるゲートはマスクとして働き、該フォトレジスト層の該酸化物ゲートに対応する部分に照射される紫外光を吸収する。次に、該露光されたフォトレジスト層を除去し、該フォトレジスト層の未露光部分と該誘電体層との上に透明導電層を堆積する。次に、該透明導電層にパターン形成プロセスを実行して、ソースとドレインとを形成し、ソース、ドレイン、及び誘電体層を覆うようアクティブ層を形成して、自己整合ＴＦＴ構造体が完成する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１表面と、これと反対側の第２表面とを有する透明基板を準備することと、
該透明基板の該第１表面上に酸化物ゲートを堆積することと、
該酸化物ゲートと該透明基板の該第１表面との上に誘電体層を堆積することと、
該誘電体層上にフォトレジスト層を形成することと、
該透明基板の該第２表面に紫外光を照射することで、該酸化物ゲートはマスクとして働き、該フォトレジスト層の該酸化物ゲートに対応する部分に照射される紫外光を吸収する一方、それ以外の紫外光は該透明基板と該誘電体層とを透過し、該フォトレジスト層を露光することと、
該露光されたフォトレジスト層を除去することと、
該フォトレジスト層の残った部分と該誘電体層との上に透明導電層を堆積することと、
該透明導電層にパターン形成プロセスを実行して、ソースとドレインとを形成し該誘電体層の一部を露出させることと、
該ソース、該ドレイン、及び該誘電体層を覆うようアクティブ層を形成することと
を含む自己整合薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の製造方法。
【請求項２】
前記フォトレジスト層と誘電体層との上に前記透明導電層を堆積する前記ステップの後に、該透明導電層の表面にプラズマ処理を実行することを更に含む請求項１に記載の自己整合ＴＦＴの製造方法。
【請求項３】
前記透明基板は石英ガラス材料又はプラスチック材料でできている請求項１に記載の自己整合ＴＦＴの製造方法。
【請求項４】
前記酸化物ゲートは、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）材料、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）材料、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）材料、又はインジウム・ガリウム亜鉛酸化物（ＩＧＺＯ）材料でできている請求項１に記載の自己整合ＴＦＴの製造方法。
【請求項５】
前記誘電体層は、ＳｉＮx材料又はＳｉＯ2材料でできている請求項１に記載の自己整合ＴＦＴの製造方法。
【請求項６】
前記アクティブ層は、酸化物薄膜でできている請求項１に記載の自己整合ＴＦＴの製造方法。
【請求項７】
前記酸化物薄膜は、ＺｎＯ材料、ＩＺＯ材料、又はＩＧＺＯ材料でできている請求項６に記載の自己整合ＴＦＴの製造方法。
【請求項８】
前記透明導電層は、ＩＴＯ材料又はＺｎＯ材料でできている請求項１に記載の自己整合ＴＦＴの製造方法。
【請求項９】
前記紫外光の波長は２６６ｎｍと３０８ｎｍの間である請求項１に記載の自己整合ＴＦＴの製造方法。
【請求項１０】
第１表面を有する透明基板と、
該透明基板の該第１表面上に配置され、紫外光を吸収する特性を有しマスクとして働く酸化物ゲートと、
該酸化物ゲートと該透明基板の該第１表面との上に配置された誘電体層と、
該誘電体層上に配置されたソースとドレインであって、該誘電体層の一部を露出させるようウィンドウが間に形成されたソースとドレインと、
該ソース、該ドレイン、及び該誘電体層を覆うアクティブ層と
を備える自己整合薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）構造体。
【請求項１１】
前記透明基板は石英ガラス基板又はプラスチック基板である請求項１０に記載の自己整合ＴＦＴ構造体。
【請求項１２】
前記酸化物ゲートは、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）材料、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）材料、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）材料、又はインジウム・ガリウム亜鉛酸化物（ＩＧＺＯ）材料でできている請求項１０に記載の自己整合ＴＦＴ構造体。
【請求項１３】
前記誘電体層は、ＳｉＮx材料又はＳｉＯ2材料でできている請求項１０に記載の自己整合ＴＦＴ構造体。
【請求項１４】
前記アクティブ層は、酸化物薄膜でできている請求項１０に記載の自己整合ＴＦＴ構造体。
【請求項１５】
前記酸化物薄膜は、ＺｎＯ材料、ＩＺＯ材料、又はＩＧＺＯ材料でできている請求項１４に記載の自己整合ＴＦＴ構造体。
【請求項１６】
前記ソースとドレインは、ＩＴＯ材料又はＺｎＯ材料でできている請求項１０に記載の自己整合ＴＦＴ構造体。
【請求項１７】
前記紫外光の波長は２６６ｎｍと３０８ｎｍの間である請求項１０に記載の自己整合ＴＦＴ構造体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）の製造方法、特に、ボトムゲート構造を使用することで自己整合プロセスを実行可能な自己整合ＴＦＴの製造方法と、その構造体とに関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴＦＴは液晶表示装置（ＬＣＤ）の駆動装置、例えば、アクティブＬＣＤの駆動装置、又はスタティック・ランダム・アクセス・メモリ（ＳＲＡＭ）のアクティブ負荷に適用される。酸化物ＴＦＴを使用して製造される光電素子は、簡単な製造プロセスと複合機能という特徴を有している。例えば、この光電素子は柔軟で洗練され、その製造プロセスは環境に優しく、この光電素子は大面積で製造集積化される。酸化物ＴＦＴの特性は通常のポリシリコントランジスタの特性に類似し、酸化物ＴＦＴはかなり高い安定性を有し、様々な光電素子の製造に適用される。
【０００３】
ＬＣＤの従来のＴＦＴを製造するために、当産業においてボトムゲート構造のＴＦＴが最近、一般的に使用されている。ボトムゲート構造のＴＦＴにおいて、基板上に形成されたゲート電極がボトムゲートとして使用される。次に、ゲート絶縁層、ゲート誘電体層、半導体層、ソース／ドレイン、誘電体層、及びアクティブ層が露光プロセス（いわゆるフォトリソグラフィ・プロセス）によって順に形成され、ＴＦＴの製造が完了する。
【０００４】
しかし、ボトムゲート構造の従来のＴＦＴには、トップゲート構造のＴＦＴでは発生しない重大な問題がある。即ち、自己整合プロセス（ソース／ドレイン形成プロセス中に、ゲート電極がマスクとして働く）を実施することが困難である。露光プロセスを実行する時、マスクの位置が予め設定された位置に正確に整合されないと、ソース／ドレインとゲート電極とは重なるか、又は互いに不均一に接触し、ゲート・ドレイン間容量（Ｃｇｄ）が不均一になる。これはＬＣＤにおけるムラ現象を引き起こす主要な原因である。
【０００５】
また、ボトムゲート構造の従来のＴＦＴの製造手順は、トップゲート構造のＴＦＴより複雑である。複数のフォトリソグラフィ・プロセスを必要とし、ボトムゲート構造のＴＦＴの完成後、より大きな寄生容量が存在し、ＴＦＴの特性全体を劣化させる。
【０００６】
ボトムゲート構造の従来のＴＦＴの製造プロセスにおけるこれらの問題を解決するために、特許文献１は、自己整合薄膜トランジスタの製造方法を開示する。この製造方法では、ドレイン電極とソース電極とは１つのリソグラフィ工程により形成され、薄膜トランジスタは１つのリソグラフィ工程によってゲート電極に自己整合したソース電極とドレイン電極とを有する。
【０００７】
特許文献１では、ゲート電極を露光用の光を阻止するためのマスクとして使用して第１のフォトレジストを露光しパターンを形成する。しかし、特許文献１に開示されたゲート材料は金属材料であり、ＴＦＴに入射する可視光も金属ゲート電極によって遮断される可能性があり、従来のＴＦＴの開口比及びコントラスト比が大幅に低下する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】米国特許第６，３３８，９８８号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
上述したように、ボトムゲート構造の従来のＴＦＴの製造手順は非常に複雑で、また開口比及びコントラスト比がかなり低いという従来技術の問題を解決するために、本発明は、自己整合ＴＦＴの製造方法と、その構造体とを提供する。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は自己整合ＴＦＴの製造方法と、その構造体とを提供する。この製造方法は、次のようなステップを含む。先ず、第１表面と、これと反対側の第２表面とを有する透明基板を準備する。次に、該基板の該第１表面上に酸化物ゲートを堆積し、該酸化物ゲートと該基板の該第１表面との上に誘電体層を堆積し、該誘電体層上にフォトレジスト層を形成する。次に、該基板の該第２表面に紫外光を照射することで、紫外光は該基板と該誘電体層とを透過し、該フォトレジスト層を露光する。この時、該酸化物ゲートはマスクとして働き、該フォトレジスト層の該酸化物ゲートに対応する部分に照射される紫外光を吸収する。次に、該露光されたフォトレジスト層を除去し、該フォトレジスト層の未露光部分と該誘電体層との上に透明導電層を堆積する。次に、該透明導電層にパターン形成プロセスを実行して、ソースとドレインとを形成し該誘電体層の一部を露出させる。最後に、該ソース、該ドレイン、及び該誘電体層を覆うようアクティブ層を形成して、自己整合ＴＦＴ構造体を形成する。
【００１１】
本発明に係る自己整合ＴＦＴの製造方法とその構造体において、紫外光に対して高い吸収特性を有する該酸化物ゲートは、ボトムゲート及びマスクとして働き、該フォトレジスト層の該酸化物ゲートに対応する部分以外を露出させ、以降の製造工程においてソースとドレインとが正確に形成される。
【００１２】
また、本発明に係る酸化物ゲートはバックライト源からの可視光の透過に影響しないので、本発明に係るＴＦＴ構造体を有するＬＣＤの開口比は大幅に改善され、これにより該ＬＣＤのコントラスト比は向上する。
本発明は、限定のためでなく例示だけのための下記の詳細な説明から完全に理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る工程フローチャートである。
【図２Ａ】本発明の第１の実施形態に係る詳細な工程線図である。
【図２Ｂ】本発明の第１の実施形態に係る詳細な工程線図である。
【図２Ｃ】本発明の第１の実施形態に係る詳細な工程線図である。
【図２Ｄ】本発明の第１の実施形態に係る詳細な工程線図である。
【図２Ｅ】本発明の第１の実施形態に係る詳細な工程線図である。
【図２Ｆ】本発明の第１の実施形態に係る詳細な工程線図である。
【図３】本発明に係る酸化物ゲートの紫外光吸収率対波長のスペクトログラムである。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る工程フローチャートである。
【図５Ａ】本発明の第２の実施形態に係る詳細な工程線図である。
【図５Ｂ】本発明の第２の実施形態に係る詳細な工程線図である。
【図５Ｃ】本発明の第２の実施形態に係る詳細な工程線図である。
【図５Ｄ】本発明の第２の実施形態に係る詳細な工程線図である。
【図５Ｅ】本発明の第２の実施形態に係る詳細な工程線図である。
【図５Ｆ】本発明の第２の実施形態に係る詳細な工程線図である。
【図５Ｇ】本発明の第２の実施形態に係る詳細な工程線図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明に係る自己整合ＴＦＴはＴＦＴ‐ＬＣＤパネル、ＳＲＡＭ、及び他のデバイスに適用可能である。ＴＦＴ‐ＬＣＤを例として、本発明の実施形態を説明するが、本発明はこれに限定されない。
【００１５】
図１と図２Ａ〜図２Ｆは、それぞれ本発明の第１の実施形態に係る工程フローチャートと、詳細な工程線図である。図２Ａと図１の工程チャートとを参照すると、本発明の第１の実施形態に係る自己整合ＴＦＴを製造する方法では、先ず、透明基板２１０を準備する（ステップ１００）。透明基板２１０は第１表面２１１と、これと反対側の第２表面２１２と（即ち、透明基板２１０の上面と底面）を有する。本発明に係る透明基板２１０は石英ガラス材料又はプラスチック材料でできていてよい。石英ガラス基板又はプラスチック基板が得られるが、これに限定されない。次に、透明基板２１０の第１表面２１１上に酸化物ゲート２２０を形成する（ステップ１１０）。酸化物ゲート２２０は透明基板２１０を完全には覆わず、一部だけを覆う。酸化物ゲート２２０は、これに限定されないが、インジウム・スズ酸化物（ＩＴＯ）材料、亜鉛酸化物（ＺｎＯ）材料、インジウム亜鉛酸化物（ＩＺＯ）材料、又はインジウム・ガリウム亜鉛酸化物（ＩＧＺＯ）材料でできていてよい。次に、誘電体層２３０が酸化物ゲート２２０と透明基板２１０の第１表面２１１との上に堆積される（ステップ１２０）。本発明に係る誘電体層２３０は、これに限定されないが、ＳｉＮx材料又はＳｉＯ2材料でできている。また、本発明に係る誘電体層２３０は、化学蒸着法（ＣＶＤ）により形成される。しかし、誘電体層２３０は、物理蒸着法（ＰＶＤ）又はプラズマ法により形成されてもよいことは、当業者にとって周知である。本発明は本実施形態に限定されない。
【００１６】
図２Ｂと図１の工程チャートとを参照すると、フォトレジスト層２９０が誘電体層２３０上に形成される（ステップ１３０）。本発明に係るフォトレジスト層２９０は、誘電体層２３０上にポジフォトレジストを被覆することで形成される。次に、紫外光を透明基板２１０の第２表面２１２に照射すると、紫外光は透明基板２１０と誘電体層２３０とを通過してフォトレジスト層２９０を露光する（ステップ１４０）。図３に示されたスペクトログラムを参照すると、本発明に係る酸化物ゲート２２０は、約２００ｎｍと３００ｎｍの間の波長域に対して高い吸収特性を有する。即ち、本発明に係る酸化物ゲート２２０は可視光波長域の光を透過し、紫外光波長域に対して高い吸収特性（即ち、低透過特性）を有する。従って、酸化物ゲート２２０はマスクとして働く。本発明に係る紫外光を照射するステップでは、紫外光の波長は約２６６ｎｍと３０８ｎｍの間であり、酸化物ゲート２２０は、フォトレジスト層２９０の酸化物ゲート２２０に対応する部分に照射される紫外光を吸収する。この紫外光は透明基板２１０及び誘電体層２３０のみを通過し、酸化物ゲート２２０を通過できない。従って、フォトレジスト層２９０の酸化物ゲート２２０に対応する部分は露光されない。
【００１７】
図２Ｃと図１の工程チャートとを参照すると、露光されたフォトレジスト層２９０は除去される（ステップ１５０）。即ち、酸化物ゲート２２０の位置に対応する部分以外のフォトレジスト層２９０は、完全に除去される。図２Ｄを参照すると、次に、透明導電層３００がフォトレジスト層２９０と誘電体層２３０とを覆うよう堆積される（ステップ１６０）。透明導電層３００は、これに限定されないが、ＩＴＯ材料又はＺｎＯ材料でできていてよい。
【００１８】
図２Ｅと図１の工程チャートとを参照すると、透明導電層３００にパターン形成プロセスを実行し（ステップ１７０）、誘電体層２３０上に互いに隔てられたソース２４０とドレイン２５０とを形成する。ソース２４０とドレイン２５０との間にウィンドウ２６０が形成され、誘電体層２３０の一部が露出する。このウィンドウのサイズは、酸化物ゲート２２０のサイズと一致し、形成されたソース２４０とドレイン２５０は、自己整合により予め設定された位置にずれることなく正確に配置されている。
【００１９】
図２Ｆと図１の工程チャートとを参照すると、最後に、ソース２４０、ドレイン２５０、及び誘電体層２３０を覆うようアクティブ層２７０を形成する（ステップ１８０）。アクティブ層２７０はウィンドウ２６０を完全に満たし、誘電体層２３０と接触している。本発明に係るアクティブ層２７０は、酸化物薄膜でできていて、この酸化物薄膜は、これに限定されないが、ＺｎＯ材料、ＩＺＯ材料、又はＩＧＺＯ材料でできていてよい。
【００２０】
上記工程を経て、図２Ｆに示す本発明の第１の実施形態に係るボトムゲート型のＴＦＴ２００が完成する。ＴＦＴ２００は透明基板２１０と、透明基板２１０上に順に配置された酸化物ゲート２２０と、誘電体層２３０と、ソース２４０と、ドレイン２５０と、アクティブ層２７０とを備える。
【００２１】
図４と図５Ａ〜図５Ｇは、それぞれ本発明の第２の実施形態に係る工程フローチャートと、詳細な工程線図である。図５Ａと図４の工程チャートとを参照すると、本発明の第２の実施形態に係る自己整合ＴＦＴを製造する方法では、先ず、透明基板２１０を準備する（ステップ１００）。透明基板２１０は第１表面２１１と、これと反対側の第２表面２１２と（即ち、透明基板２１０の上面と底面）を有する。本発明に係る透明基板２１０は石英ガラス材料又はプラスチック材料でできていてよい。石英ガラス基板又はプラスチック基板が得られるが、これに限定されない。次に、透明基板２１０の第１表面２１１上に酸化物ゲート２２０を形成する（ステップ１１０）。酸化物ゲート２２０は透明基板２１０を完全には覆わず、一部だけを覆う。酸化物ゲート２２０は、これに限定されないが、ＩＴＯ材料、ＺｎＯ材料、ＩＺＯ材料、又はＩＧＺＯ材料でできていてよい。次に、誘電体層２３０が酸化物ゲート２２０と透明基板２１０の第１表面２１１との上に堆積される（ステップ１２０）。本発明に係る誘電体層２３０は、これに限定されないが、ＳｉＮx材料又はＳｉＯ2材料でできている。また、本発明に係る誘電体層２３０は、ＣＶＤ法により形成される。しかし、誘電体層２３０は、ＰＶＤ法又はプラズマ法により形成されてもよいことは、当業者にとって周知である。本発明は本実施形態に限定されない。
【００２２】
図５Ｂと図４の工程チャートとを参照すると、フォトレジスト層２９０が誘電体層２３０上に形成される（ステップ１３０）。本発明に係るフォトレジスト層２９０は、誘電体層２３０上にポジフォトレジストを被覆することで形成される。次に、紫外光を透明基板２１０の第２表面２１２に照射すると、紫外光は透明基板２１０と誘電体層２３０とを通過してフォトレジスト層２９０を露光する（ステップ１４０）。図３に示されたスペクトログラムを参照すると、本発明に係る酸化物ゲート２２０は、約２００ｎｍと３００ｎｍの間の波長域に対して高い吸収特性を有する。即ち、本発明に係る酸化物ゲート２２０は可視光波長域の光を透過し、紫外光波長域に対して高い吸収特性（即ち、低透過特性）を有する。従って、酸化物ゲート２２０はマスクとして働く。本発明に係る紫外光を照射するステップでは、紫外光の波長は約２６６ｎｍと３０８ｎｍの間であり、酸化物ゲート２２０は、フォトレジスト層２９０の酸化物ゲート２２０に対応する部分に照射される紫外光を吸収する。この紫外光は透明基板２１０及び誘電体層２３０のみを通過し、酸化物ゲート２２０を通過できない。従って、フォトレジスト層２９０の酸化物ゲート２２０に対応する部分は露光されない。
【００２３】
図５Ｃと図４の工程チャートとを参照すると、露光されたフォトレジスト層２９０は除去される（ステップ１５０）。即ち、酸化物ゲート２２０の位置に対応する部分以外のフォトレジスト層２９０は、完全に除去される。図５Ｄを参照すると、次に、透明導電層３００がフォトレジスト層２９０と誘電体層２３０とを覆うよう堆積される（ステップ１６０）。透明導電層３００は、これに限定されないが、ＩＴＯ材料又はＺｎＯ材料でできていてよい。
【００２４】
図５Ｅと図４の工程チャートとを参照すると、透明導電層３００がフォトレジスト層２９０と誘電体層２３０との上に堆積された（ステップ１６０）後、透明導電層３００の表面３１０にプラズマ処理プロセスを実行し（ステップ１９０）、透明導電層３００の接触抵抗を低減することにより透明導電層３００の表面特性を変える。これは、以降の工程にとって有益となる。
【００２５】
図５Ｆと図４の工程チャートとを参照すると、透明導電層３００にパターン形成プロセスを実行し（ステップ１７０）、誘電体層２３０上に互いに隔てられたソース２４０とドレイン２５０とを形成する。ソース２４０とドレイン２５０との間にウィンドウ２６０が形成され、誘電体層２３０の一部が露出する。透明導電層３００の表面３１０にプラズマ処理プロセスを実行して、透明導電層３００の接触抵抗を低減することにより透明導電層３００の表面３１０上に形成されたソース２４０とドレイン２５０の特性を大幅に改善する。前記ウィンドウのサイズは、酸化物ゲート２２０のサイズと一致し、形成されたソース２４０とドレイン２５０は、自己整合により予め設定された位置にずれることなく正確に配置されている。
【００２６】
図５Ｇと図４の工程チャートとを参照すると、最後に、ソース２４０、ドレイン２５０、及び誘電体層２３０を覆うようアクティブ層２７０を形成する（ステップ１８０）。アクティブ層２７０はウィンドウ２６０を完全に満たし、誘電体層２３０と接触している。本発明に係るアクティブ層２７０は、酸化物薄膜でできていて、この酸化物薄膜は、これに限定されないが、ＺｎＯ材料、ＩＺＯ材料、又はＩＧＺＯ材料でできていてよい。
【００２７】
上記工程を経て、図５Ｇに示す本発明の第２の実施形態に係るボトムゲート型のＴＦＴ２００が完成する。ＴＦＴ２００は透明基板２１０と、透明基板２１０上に順に配置された酸化物ゲート２２０と、誘電体層２３０と、ソース２４０と、ドレイン２５０と、アクティブ層２７０とを備える。
【００２８】
本発明に係る自己整合ＴＦＴの製造方法とその構造体とにおいて、酸化物ゲートはボトムゲート及びマスクとして働く。酸化物ゲートは紫外光に対して高い吸収特性を有し、フォトレジスト層の酸化物ゲートに対応する部分に照射される紫外光を遮断する。従って、ソース及びドレインは以降の工程において自己整合により配置位置がずれることなく正確に形成される。このため、ＴＦＴを製造する工程は大幅に簡略化される。
【００２９】
また、本発明に係る酸化物ゲートは可視光波長域に対して高い透過率を有し、この酸化物ゲートはバックライト源からの可視光の透過に影響しないので、本発明に係るＴＦＴ構造体を有するＬＣＤの開口比は大幅に改善され、これにより該ＬＣＤのコントラスト比は向上する。
【符号の説明】
【００３０】
２１０  透明基板
２１１  第１表面
２１２  第２表面
２２０  酸化物ゲート
２３０  誘電体層
２４０  ソース
２５０  ドレイン
２７０  アクティブ層
２９０  フォトレジスト層
３００  透明導電層
【図１】
2011014858.tif 000003
【図２Ａ】
2011014858.tif 000004
【図２Ｂ】
2011014858.tif 000005
【図２Ｃ】
2011014858.tif 000006
【図２Ｄ】
2011014858.tif 000007
【図２Ｅ】
2011014858.tif 000008
【図２Ｆ】
2011014858.tif 000009
【図３】
2011014858.tif 000010
【図４】
2011014858.tif 000011
【図５Ａ】
2011014858.tif 000012
【図５Ｂ】
2011014858.tif 000013
【図５Ｃ】
2011014858.tif 000014
【図５Ｄ】
2011014858.tif 000015
【図５Ｅ】
2011014858.tif 000016
【図５Ｆ】
2011014858.tif 000017
【図５Ｇ】
2011014858.tif 000018