(57)【要約】【課題】１回の不純物導入工程により、低濃度不純物領域および高濃度不純物領域を形成することのできる半導体装置の製造方法、電気光学装置の製造方法、およびこれらの製造方法に使用されるハーフトーンマスクを提供すること。【解決手段】ＴＦＴを製造する際、ハーフトーンマスク３０およびポジ型のレジスト材料２００を用いてレジストマスク２０を形成した後、半導体膜１ａに対して高濃度不純物を導入し、ソース側高濃度不純物領域１ｃおよびドレイン側高濃度不純物領域１ｆを形成する。ハーフトーンマスク３０では、半透光膜３２が遮光膜３１の両側端部を覆うように形成されているため、レジストマスク２０には、厚い部分２０ｂと薄い部分２０ｃとの間に中間厚の部分２０ｄが形成され、中間厚の部分２０ｄと重なる領域にはソース側低濃度不純物領域１ｅおよびドレイン側低濃度不純物領域１ｆが形成される。【選択図】図３
2008177457.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ソース側およびドレイン側でチャネル領域と高濃度不純物領域との間に低濃度不純物領域が形成された半導体膜と、少なくとも前記チャネル領域に対してゲート絶縁膜を介して対向するゲート電極とを備えた薄膜トランジスタを有する半導体装置の製造方法であって、
基板上に半導体膜を成膜する半導体膜形成工程と、
前記半導体膜の上層側に塗布したポジ型レジスト材料を、遮光膜および半透光膜が各々所定のパターンをもって透光性基板上に形成されたハーフトーンマスクを用いて露光、現像して、前記チャネル領域に重なる部分が厚く、前記高濃度不純物領域に重なる部分が薄いレジストマスクを形成するレジストマスク形成工程と、
前記半導体膜に対して前記レジストマスクの薄い部分を通して高濃度不純物を導入する不純物導入工程と、を有し、
前記レジストマスク形成工程では、前記ハーフトーンマスクとして、前記遮光膜の両側端部に対して隣接する領域に前記半透光膜が各々形成されているとともに、当該半透光膜が少なくとも前記遮光膜の両側端部の表面を覆うように形成されているマスクを用いることを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項２】
前記不純物導入工程の後、前記レジストマスクを除去し、
その後、前記半導体膜を覆うように前記ゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、前記ゲート電極を形成するゲート電極形成工程とを行なうことを特徴とする請求項１に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項３】
前記レジストマスク形成工程の後、
前記レジストマスクを用いて前記半導体膜をパターニングするパターニング工程を行なうことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１乃至３の何れか一項に記載の半導体装置の製造方法を用いた電気光学装置の製造方法であって、
前記半導体装置は、複数の画素の各々に前記薄膜トランジスタおよび該薄膜トランジスタに電気的に接続する画素電極を備えた素子基板であることを特徴とする電気光学装置の製造方法。
【請求項５】
遮光膜および半透光膜が各々、所定のパターンをもって透光性基板上に形成されたハーフトーンマスクにおいて、
前記遮光膜の両側端部に対して隣接する領域に前記半透光膜が各々形成され、
当該半透光膜は、少なくとも前記遮光膜の両側端部の表面を覆うように形成されていることを特徴とするハーフトーンマスク。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＴＦＴ半導体装置の製造方法、電気光学装置の製造方法、およびハーフトーンマスクに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
液晶装置、有機エレクトロルミネッセンス（ＥＬ）装置、プラズマディスプレイ等の電気光学装置としては、マトリクス状に配置された多数のドットを、ドット毎に駆動するために、各ドットに薄膜トランジスタ（ＴＦＴ（Thin Film Transistor））を設けたアクティブマトリクス型の電気光学装置が広く利用されている。上記ＴＦＴは、非結晶シリコンまたは多結晶シリコンをチャネル領域とするものが一般的である。特に、低温プロセスのみで製造される多結晶シリコンＴＦＴは、電子または正孔が大きな電界移動度を有するため、上記液晶装置、有機ＥＬ装置等の電気光学装置に広く採用されている。
【０００３】
ＴＦＴとしては、ＬＤＤ（Lightly Doped Drain）構造を有するＴＦＴ、およびＧＯＬＤ(Gate-drain Overlapped LDD)構造を有するＴＦＴが広く知られている。ＬＤＤ構造を有するＴＦＴは、ゲート電極の直下領域の外側領域に対応する多結晶シリコン膜に低濃度不純物領域を形成し、その外側領域にソース領域およびドレイン領域となる高濃度不純物領域を形成した構造を有しており、オフ電流値を抑制する効果がある。一方、ＧＯＬＤ構造を有するＴＦＴは、上記ＬＤＤ構造の低濃度不純物領域をゲート電極の端部の直下領域までオーバーラップして形成した構造をしており、ホットキャリア現象を抑制する効果がある。
【０００４】
上記ＬＤＤおよびＧＯＬＤ構造のうち、ＬＤＤ構造を有するＴＦＴを形成する方法としては、例えば、図７（ｂ）、（ｃ）に示すように、半導体膜１の上層に、ＴＦＴのチャネル領域および低濃度領域に重なる部分が厚く、高濃度不純物領域に重なる部分が薄いレジストマスク２０′を形成し、この状態で、あるいは、図７（ｄ）に示すように島状の半導体膜１ａにパターングした後、レジストマスク２０′の薄い部分２０ｃ′を通して半導体膜１ａに高濃度不純物を導入して高濃度不純物領域１ｃ、１ｄを形成し、しかる後、ゲート電極をマスクにして半導体膜に低濃度不純物を導入して低濃度不純物領域を形成する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【０００５】
また、ＧＯＬＤ構造を有するＴＦＴを形成する方法としては、半導体膜の上層に、チャネル領域に重なる部分が厚く、低濃度不純物領域に重なる部分が薄いレジストマスクを形成し、この状態で、半導体膜に対してレジストマスクの薄い部分を通して低濃度不純物を導入して低濃度不純物領域を形成した後、ゲート電極を介して半導体膜に高濃度不純物を導入して高濃度不純物領域を形成する方法が提案されている（特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−５４４２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記半導体装置において、その製造コストは、工程数に大きな影響を受けるため、製造工程数の削減が求められている。しかしながら、上記特許文献１に開示の方法では、２回の不純物導入工程によって低濃度不純物領域および高濃度不純物導入工程を行なっているなど、工程数が多く、さらなる工程数の削減が求められている。
【０００７】
また、特許文献１に開示の方法でＴＦＴを製造する際、図７（ａ）に示すように、透光性基板３５′において遮光膜３１′の下層側に半透光膜３２′が形成されたハーフトーンマスク３０′を用いて露光、現像して、図７（ｂ）に示すように、厚い部分２０ｂ′と薄い部分２０ｃ′とを備えたレジストマスク２０′を形成する際、露光光が半透光膜３２′と透光性基板３５′との界面で反射し、その影響で、遮光膜３１′の外周縁と重なる位置まで露光光が回り込むことがある。その結果、レジストマスク３０′の平面を図７（ｄ）に示すように、レジストマスク２０′では、厚い部分２０ｂ′の側面全体がテーパー状の傾斜面２０ｘとなる。このため、図７（ｄ）に示すように、レジストマスク２０′の薄い部分２０ｃ′から高濃度の不純物を導入した際、半導体膜１ａでは、レジストマスク２０′が厚い部分２０ｂ′と重なる領域でも、傾斜面２０ｘの下端側と重なる部分では高濃度の不純物が導入される。それ故、半導体膜１ａの平面を図７（ｅ）に示すように、チャネル領域１ｂのチャネル幅方向における両端にも高濃度領域１ｘが形成され、チャネル領域１ｂのチャネル幅方向における両端では、高濃度領域１ｘによって、ソース側１ｓとドレイン側１ｔとを電気的に接続する電子のパスが形成される。このような事態が発生すると、ＴＦＴでは、オン／オフに関わらず、ソース側１ｓからドレイン側１ｔに対して電子がリークしてしまい、ＴＦＴが正確にスイッチングしないという問題が発生する。
【０００８】
このような状況に鑑みて、本発明の課題は、１回の不純物導入工程により、低濃度不純物領域および高濃度不純物領域を形成することができ、チャネル領域のチャネル幅方向における両端に不純物領域が形成されることを防止することのできる半導体装置の製造方法、電気光学装置の製造方法、およびこれらの製造方法に使用されるハーフトーンマスクを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明では、ソース側およびドレイン側でチャネル領域と高濃度不純物領域との間に低濃度不純物領域が形成された半導体膜と、少なくとも前記チャネル領域に対してゲート絶縁膜を介して対向するゲート電極とを備えた薄膜トランジスタを有する半導体装置の製造方法であって、基板上に半導体膜を成膜する半導体膜形成工程と、前記半導体膜の上層側に塗布したポジ型レジスト材料を、遮光膜および半透光膜が各々所定のパターンをもって透光性基板上に形成されたハーフトーンマスクを用いて露光、現像して、前記チャネル領域に重なる部分が厚く、前記高濃度不純物領域に重なる部分が薄いレジストマスクを形成するレジストマスク形成工程と、前記半導体膜に対して前記レジストマスクの薄い部分を通して高濃度不純物を導入する不純物導入工程と、を有し、前記レジストマスク形成工程では、前記ハーフトーンマスクとして、前記遮光膜の両側端部に対して隣接する領域に前記半透光膜が各々形成されているとともに、当該半透光膜が前記遮光膜の両側端部を覆うように形成されているマスクを用いることを特徴とする。
【００１０】
本願発明において、マスクとは、レチクルをも含む意味である。また、本願発明において、「露光」とは、いわゆる「可視光や紫外光などの光」を用いる他、電子線やＸ線なども含む意味であり、「半透光膜」とは、光を半分だけ透過させる意味ではなく、光の強度を減少させる意味である。
【００１１】
本発明では、ハーフトーンマスクおよびポジ型レジスト材料を用いて、チャネル領域に重なる部分が厚く、前記高濃度不純物領域に重なる部分が薄いレジストマスクを形成した後、半導体膜に対してレジストマスクの薄い部分を通して高濃度不純物を導入する。その結果、レジストマスクが厚い部分には不純物が導入されず、チャネル領域が形成される一方、レジストマスクが薄い部分には高濃度の不純物が導入されて高濃度不純物領域が形成される。ここで、ハーフトーンマスクでは、遮光膜の両側端部に対して隣接する領域に半透光膜が各々形成されているとともに、半透光膜が遮光膜の両側端部を覆うように形成されているため、遮光膜の両端近傍には、半透光膜が厚く形成されるので、レジストマスクにおいて、厚い部分と薄い部分との間には中間の厚さをもつ部分が形成される。従って、レジストマスクの薄い部分を通して高濃度不純物を導入した際、半導体膜において、レジストマスクの中間の厚さをもつ部分と重なる領域には低濃度不純物領域が形成される。それ故、１回の不純物導入工程により、チャネル領域、低濃度不純物領域および高濃度不純物領域を形成することができ、低濃度不純物を導入する工程を別途、行なう必要がない。よって、不純物導入工程の数を減らすことができるので、半導体装置の製造コストを低減することができる。また、ハーフトーンマスクでは、遮光膜と透光性基板との間に半透光膜がないので、ハーフトーンマスクを用いて露光、現像してレジストマスクを形成する際、露光光が半透光膜と透光性基板との界面で反射して遮光膜の外周縁と重なる領域に露光光が回り込むことがない。従って、レジストマスクでは、厚い部分の側面が緩やかなテーパー状の傾斜面となることがないので、不純物を導入した際、レジストマスクの厚い部分に重なる部分には不純物が導入されにくい。それ故、チャネル領域のチャネル幅方向における両端に不純物導入領域が形成されにくく、形成されたとしても、容易に除去できる。
【００１２】
本発明においては、前記不純物導入工程の後、前記レジストマスクを除去し、その後、前記半導体膜を覆うように前記ゲート絶縁膜を形成するゲート絶縁膜形成工程と、前記ゲート電極を形成するゲート電極形成工程とを行なうことが好ましい。すなわち、不純物導入工程の後、ゲート絶縁膜を形成することが好ましい。このように構成すると、ゲート絶縁膜を介さずに不純物を導入することができるので、不純物導入の際にゲート絶縁膜がダメージを受けることを回避することができる。それ故、絶縁性に優れたゲート絶縁膜を形成することができ、薄膜トランジスタの信頼性を向上することができる。
【００１３】
本発明において、前記レジストマスク形成工程の後、前記ゲート絶縁膜形成工程の前に、前記レジストマスクを用いて前記半導体膜をパターニングするパターニング工程を行なうことが好ましい。このように構成すると、レジストマスクを半導体層のパターニング工程と、不純物導入工程の２つの工程で用いることができるので、レジストマスク形成工程を１回、削減することができる。また、レジストマスク形成工程に付随する工程、例えば、レジストマスクの剥離等の工程についても同時に削減することができる。また、パターニングされた半導体膜における高濃度不純物領域、低濃度不純物領域およびチャネル領域の位置がハーフトーンマスク（レジストマスク）によって一義的に定まるので、半導体膜上の所定位置に高濃度不純物領域、低濃度不純物領域およびチャネル領域を形成することができる。
【００１４】
本発明を適用した半導体装置の製造方法は、電気光学装置の製造方法に適用することができる。この場合、前記半導体装置は、複数の画素の各々に前記薄膜トランジスタおよび該薄膜トランジスタに電気的に接続する画素電極を備えた素子基板として用いられる。
【００１５】
本発明では、遮光膜および半透光膜が各々、所定のパターンをもって透光性基板上に形成されたハーフトーンマスクにおいて、前記遮光膜の両側端部に対して隣接する領域に前記半透光膜が各々形成され、当該半透光膜は、前記遮光膜の両側端部を覆うように形成されていることを特徴とする。
【００１６】
本発明を適用したハーフトーンマスクでは、透光性基板上で半透光膜が遮光膜の端部を覆うように形成されていることから、遮光膜を形成した後、その上に半透光膜を形成することになる。このため、透光性基板上に半透光膜を形成した後、半透光膜に対して遮光膜の形成位置を合わせる場合と違って、遮光膜に対して半透光膜の形成位置を合わせればよいので、遮光膜と半透光膜との位置合わせが容易である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の説明においては、半導体装置として、代表的な電気光学装置であるアクティブマトリクス型の透過型液晶装置に用いられる素子基板を例示する。また、以下の説明に用いる各図においては、各層や各部材を図面上で認識可能な程度の大きさとするため、各層や各部材毎に縮尺を異ならせてある。
【００１８】
［実施の形態１］
（電気光学装置の構造）
図１は、本実施形態の電気光学装置（液晶装置）の画像表示領域を構成するマトリクス状に配置された複数のドットにおけるスイッチング素子、信号線等の等価回路図である。図２（ａ）、（ｂ）は各々、本実施形態に係る電気光学装置に用いられた素子基板の１ドットを拡大して示す平面図、およびそのＡ−Ａ′線に相当する位置で液晶装置を切断したときの断面図である。なお、図２（ｂ）においては、図示上側が光入射側、図示下側が視認側（観察者側）として図示している。
【００１９】
図１に示すように、本発明を適用した電気光学装置１５０において、画像表示領域には複数のドットがマトリクス状に配置され、複数のドットの各々には、画素電極９ａおよび画素電極９ａを制御するためのＴＦＴ９０が形成されている。ＴＦＴ９０のソースには、画像信号が供給されるデータ線６ａが電気的に接続されており、複数のデータ線６ａには、画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎがこの順に線順次に供給されるか、あるいは相隣接する複数のデータ線６ａに対してグループ毎に供給される。ＴＦＴ９０のゲートには走査線３ａが電気的に接続されており、複数の走査線３ａに対して走査信号Ｇ１、Ｇ２、…、Ｇｍが所定のタイミングでパルス的に線順次で印加される。画素電極９ａはＴＦＴ９０のドレインに電気的に接続されており、スイッチング素子であるＴＦＴ９０を一定期間だけオンすることにより、データ線６ａから供給される画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎを所定のタイミングで書き込む。画素電極９ａを介して液晶に書き込まれた所定レベルの画像信号Ｓ１、Ｓ２、…、Ｓｎは、後述する共通電極との間で一定期間保持される。液晶は、印加される電圧レベルにより分子集合の配向や秩序が変化することにより、光を変調し、階調表示を可能にする。ここで、保持された画像信号がリークすることを防止するために、画素電極９ａと共通電極との間に形成される液晶容量と並列に蓄積容量９８が付加されている。
【００２０】
図２（ｂ）に示すように、本形態の電気光学装置１５０は、素子基板１００と対向基板１０４とが所定の隙間を介してシール材（図示せず）によって貼り合わされており、シール材により囲まれた領域内に液晶層１０２が保持されている。素子基板１００は、複数のＴＦＴ９０が形成された半導体装置として構成されており、対向基板１０４には共通電極１０８が形成されている。
【００２１】
図２（ａ）に示すように、素子基板１００には、矩形状の画素電極９ａが複数、マトリクス状に配置され、各画素電極９ａの縦横の境界に沿って、データ線６ａ、走査線３ａおよび容量線３ｂが形成されている。
【００２２】
ＴＦＴ９０は、島状の半導体膜１ａによって能動層が構成されており、本形態において、半導体膜１ａは、多結晶シリコン膜からなる。データ線６ａは、半導体膜１ａのソース側１ｓに対してコンタクトホール９２を介して電気的に接続され、画素電極９ａは、半導体膜１ａのドレイン側１ｔに対して、コンタクトホール９６、ドレイン電極６ｂおよびコンタクトホール９４を介して電気的に接続されている。走査線３ａは、その一部が半導体膜１ａのチャネル領域１ｂに対向するように突出しており、走査線３ａの突出部分がゲート電極３ｇとして機能する。半導体膜１ａは、容量線３ｂと対向する部分にまで延設されており、この延設部分１ｇを下電極とし、容量線３ｂを上電極とする蓄積容量９８が形成されている。
【００２３】
図２（ｂ）において、素子基板１００は、ガラス等の透光性材料からなる透光性基板１０、透光性基板１０の液晶層１０２側の面に形成された画素電極９ａ、ＴＦＴ９０、および配向膜１１を主体として構成されている。対向基板１０４は、ガラス等の透光性材料からなる透光性基板１０５、透光性基板１０５の液晶層１０２側の面に形成された共通電極１０８、および配向膜１１０とを主体として構成されている。
【００２４】
素子基板１００においては、透光性基板１０の上面にシリコン酸化膜等からなる下地保護膜１２が形成されている。また、透光性基板１０の液晶層１０２側の面には、インジウム錫酸化物（ＩＴＯ）等の透明導電性材料からなる画素電極９ａが形成されており、各画素電極９ａに隣接する位置にＴＦＴ９０が形成されている。
【００２５】
下地保護膜１２上には、多結晶シリコンからなる半導体膜１ａが所定の島状パターンで形成されており、半導体膜１ａの上層側には、シリコン酸化膜等からなるゲート絶縁膜２が形成されている。ゲート絶縁膜２上には、走査線３ａ（ゲート電極３ｇ）が形成されている。半導体膜１ａのうち、ゲート絶縁膜２を介してゲート電極３ｇと対向する領域が、ゲート電極３ｇからの電界によりチャネルが形成されるチャネル領域１ｂとなっている。また、半導体膜１ａにおいて、チャネル領域１ｂの一方側（図示左側）はソース側１ｓになっており、他方側（図示右側）はドレイン側１ｔになっている。
【００２６】
本形態において、ＴＦＴ９０はＬＤＤ構造を有しており、半導体膜１ａのソース側１ｓおよびドレイン側１ｔには各々、不純物濃度が相対的に高い高濃度不純物領域（ソース側高濃度不純物領域１ｃ、ドレイン側高濃度不純物領域１ｄ）と、不純物濃度が相対的に低い低濃度不純物領域（ソース側低濃度不純物領域１ｅ、ドレイン側低濃度不純物領域１ｆ）とが形成され、低濃度不純物領域（ソース側低濃度不純物領域１ｅ、ドレイン側低濃度不純物領域１ｆ）は、チャネル領域１ｂと高濃度不純物領域（ソース側高濃度不純物領域１ｃ、ドレイン側高濃度不純物領域１ｄ）との間に形成されている。
【００２７】
走査線３ａ（ゲート電極３ｇ）の上層側には、シリコン酸化膜等からなる第１層間絶縁膜４が形成されており、この第１層間絶縁膜４上にデータ線６ａおよびドレイン電極６ｂが形成されている。データ線６ａは、ＴＦＴ９０のソース電極として、第１層間絶縁膜４に形成されたコンタクトホール９２を介してソース側高濃度不純物領域１ｃに電気的に接続され、ドレイン電極６ｂは、第１層間絶縁膜４に形成されたコンタクトホール９４を介してドレイン側高濃度不純物領域１ｄに電気的に接続されている。データ線６ａおよびドレイン電極６ｂの上層側には、シリコン窒化膜等からなる第２層間絶縁膜５が形成されており、第２層間絶縁膜５上に画素電極９ａが形成されている。画素電極９ａは、第２層間絶縁膜５に形成されたコンタクトホール９６を介してドレイン電極６ｂに電気的に接続されている。
【００２８】
半導体膜１ａのドレイン側高濃度不純物領域１ｄからの延設部分１ｇ（下電極）に対しては、ゲート絶縁膜２と一体形成された絶縁膜（誘電体膜）を介して、走査線３ａと同層の容量線３ｂが上電極として対向配置しており、蓄積容量９８が形成されている。また、素子基板１００の液晶層１０２側の最表面には配向膜１１が形成されている。
【００２９】
他方、対向基板１０４においては、透光性基板１０５の液晶層１０２側の面に、電気光学装置１５０に入射した光が、少なくとも、半導体膜１ａのチャネル領域１ｂおよび低濃度不純物領域（ソース側低濃度不純物領域１ｅ、ドレイン側低濃度不純物領域１ｆ）に入射することを防止するための遮光膜１０６が形成されている。また、透光性基板１０５上には、遮光膜１０６の上層側にほぼ全面にわたってＩＴＯ等からなる共通電極１０８が形成されており、共通電極１０８の上層側には配向膜１１０が形成されている。なお、液晶装置１５０をカラー表示用として構成する場合、対向基板１０４にはカラーフィルタが形成されるが、図２（ｂ）にはその図示を省略してある。
【００３０】
（素子基板の製造方法）
図３（ａ）〜（ｅ）、および図４（ａ）〜（ｃ）は、本実施形態に係る液晶装置の製造工程のうち、素子基板１００上にＬＤＤ構造を有するｎチャネル型のＴＦＴ９０の製造方法を示す工程断面図である。
【００３１】
まず、図３（ａ）に示すように、透光性基板１０として、超音波洗浄等により清浄化したガラス基板を用意する。その後、基板の表面温度が１５０〜４５０℃となる条件下で、透光性基板１０の全面にシリコン酸化膜等からなる下地保護膜（緩衝膜）１２をプラズマＣＶＤ法等により１００〜５００ｎｍの厚さに成膜する。この工程において用いる原料ガスとしては、モノシランと一酸化二窒素との混合ガスや、ＴＥＯＳ（テトラエトキシシラン、Ｓｉ（ＯＣ2Ｈ5）4）と酸素、ジシランとアンモニア等が好適である。
【００３２】
次に、半導体膜形成工程では、下地保護膜１２の全面に、非晶質シリコンからなる半導体膜１をプラズマＣＶＤ法等により３０〜１００ｎｍの厚さに成膜する。この工程において用いる原料ガスとしては、ジシランやモノシランが好適である。次に、半導体膜１に対して、レーザーアニールなどを施して半導体膜１を多結晶化させる。
【００３３】
次に、レジストマスク形成工程では、図３（ｂ）に示すように、半導体膜１上にポジ型のレジスト材料２００を塗布した後、ハーフトーンマスク３０を用いて、レジスト材料２００を露光、現像する。
【００３４】
ハーフトーンマスク３０では、露光光を完全に遮る遮光膜３１と、露光光を部分的に透過する半透光膜３２が各々所定のパターンをもって透光性基板３５に形成されており、遮光膜３１および半透光膜３２のいずれも形成されていない領域は、露光光を完全に透過する全透光領域３０ａになっている。遮光膜３１は、例えばＣｒまたはＣｒ酸化物などにより形成され、半透光膜３２は、例えば、Ｃｒ酸化物、Ｃｒ−Ｃｏ系合金、シリコン窒化物などにより形成されている。
【００３５】
ここで、遮光膜３１は、チャネル領域１ｂに対応する領域に形成されている。半透光膜３２は、まず、遮光膜３１の長手方向の両側端部に隣接する領域に形成されている。さらに、本形態では、半透光膜３２が遮光膜３１の長手方向の両側端部３１ａ、３１ｂの表面を含めて、遮光膜３１の表面全体を覆っている。このため、半透光膜３２は、遮光膜３１から離れた領域で薄いが、遮光膜３１の近傍では、遮光膜３１に乗り上げている分、かなり厚くなっている。
【００３６】
このため、本形態のハーフトーンマスク３０では、遮光膜３１が形成されている遮光領域３０ｂと、遮光膜３１および半透光膜３２のいずれも形成されていない全透光領域３０ａと、遮光膜３１から離れた領域で半透光膜３２が薄く形成されている半透光領域３０ｃと、遮光膜３１の近傍で半透光膜３２が厚く形成されている中間領域３０ｄとが形成されており、中間領域３０ｄでの露光光の透光度合いは、遮光領域３０ｂよりも高く、半透光領域３０ｃよりも低くなっている。
【００３７】
このような構成のハーフトーンマスク３０は、例えば、透光性基板３５に対して、遮光性の膜を形成した後、この膜をフォトリソグラフィ技術によりパターニングして遮光膜３１を形成し、次に、遮光膜３１の上層側に半透光性の膜を形成した後、この膜をフォトリソグラフィ技術によりパターニングして半透光膜３２を形成することにより製作される。
【００３８】
本形態では、このような構成のハーフトーンマスク３０を用いて、レジスト材料２００を露光した後、現像して、図３（ｃ）に示すレジストマスク２０を形成する。このため、レジストマスク２０では、遮光領域３０ｂと重なる領域ではレジストマスク２０の厚い部分２０ｂが形成され、全透光領域３０ａと重なる領域には、レジストマスク２０が形成されない。また、半透光領域３０ｃと重なる領域にはレジストマスク２０の薄い部分２０ｃが形成され、中間領域３０ｄと重なる領域には、レジストマスク２０の厚い部分２０ｂと薄い部分２０ｃとの中間の厚さを有する中間厚の部分２０ｄが形成される。本形態において、レジストマスク２０の薄い部分２０ｃの厚さは、例えば、５０ｎｍ〜２００ｎｍ程度であり、レジストマスク２０の厚い部分２０ｂの厚さは、例えば、２００ｎｍ以上である。
【００３９】
このように形成したレジストマスク２０において、レジストマスク２０の形成領域（厚い部分２０ｂ、薄い部分２０ｃおよび中間厚の部分２０ｄの総領域）は島状の半導体膜１ａの形成領域に重なり、レジストマスク２０の厚い部分２０ｂはチャネル領域１ｂに重なり、レジストマスク２０の薄い部分２０ｃはソース側高濃度不純物領域１ｃおよびドレイン側高濃度不純物領域１ｄと重なり、レジストマスク２０の中間厚の部分２０ｄはソース側低濃度不純物領域１ｅおよびドレイン側低濃度不純物領域１ｆと重なっている。
【００４０】
次に、パターニング工程では、レジストマスク２０をマスクとして、レジストマスク２０の下層に形成されている半導体膜１を所定形状にエッチングし、図３（ｄ）に示すように、島状の半導体膜１ａをパターニング形成する。エッチング方法としては、ドライエッチングまたはウエットエッチング等の各種方法が適用可能である。
【００４１】
続けて、不純物導入工程では、図３（ｅ）に示すように、レジストマスク２０をマスクとして、半導体膜１ａに対して、高濃度の不純物イオン（リンイオン）を例えば、０．１×１０15〜約１０×１０15／ｃｍ2のドーズ量で注入する。その結果、レジストマスク２０の薄い部分２０ｃでは、高濃度の不純物イオンが高濃度の状態でレジストマスク２０を通過して半導体膜１ａに注入され、ソース側高濃度不純物領域１ｃおよびドレイン側高濃度不純物領域１ｄが形成される。また、レジストマスク２０が厚い部分２０ｂでは、高濃度の不純物イオンがレジストマスク２０内において遮断され、不純物イオンが半導体膜１ａの領域に到達しないので、チャネル領域１ｂが形成される。さらに、レジストマスク２０の中間厚の部分２０ｄでは、高濃度の不純物イオンの一部がレジストマスク２０内において遮断され、低濃度の不純物イオンが半導体膜１ａに注入されるので、ソース側低濃度不純物領域１ｅおよびドレイン側低濃度不純物領域１ｆが形成される。
【００４２】
次に、レジストマスク２０を除去した後、ゲート絶縁膜形成工程では、図４（ａ）に示すように、半導体膜１ａの上層側にプラズマＣＶＤ法、スパッタ法等によりゲート絶縁膜２を形成する。
【００４３】
次に、ゲート電極形成工程では、ゲート絶縁膜２の上層に導電膜を形成した後、フォトリソグラフィ技術を用いて、導電膜をパターニングし、図４（ｂ）に示すように、ゲート電極３ｇ、走査線３ａ、および容量線３ｂを形成する。ここで、ゲート電極３ｇは、チャネル長方向においてチャネル領域１ｂと重なる領域に形成する。その結果、ゲート電極３ｇの両端部は各々、チャネル領域１ｂとソース側低濃度不純物領域１ｅとの境界部分、およびチャネル領域１ｂとドレイン側低濃度不純物領域１ｆとの境界部分と重なる位置となる。このようにして、いわゆるＬＤＤ構造を有するＴＦＴ９０を形成する。また、以降の工程は、周知の方法を採用できるので、それらの説明を省略する。
【００４４】
（本形態の主な効果）
以上説明したように、本形態では、ハーフトーンマスク３０および、ポジ型のレジスト材料２００を用いて、チャネル領域１ｂに重なる部分が厚く、ソース側高濃度不純物領域１ｃおよびドレイン側高濃度不純物領域１ｆに重なる部分が薄いレジストマスク２０を形成した後、半導体膜１ａに対してレジストマスク２０の薄い部分２０ｃを通して高濃度不純物を導入する。その結果、レジストマスク２０が厚い部分２０ｂには不純物が導入されず、チャネル領域１ｂが形成される一方、レジストマスク２０が薄い部分２０ｃには高濃度の不純物が導入されてソース側高濃度不純物領域１ｃおよびドレイン側高濃度不純物領域１ｆが形成される。
【００４５】
ここで、ハーフトーンマスク３０では、遮光膜３１の両側端部３１ａ、３１ｂに対して隣接する領域に半透光膜３２が各々形成されているとともに、半透光膜３２が少なくとも遮光膜３１の両側端部３１ａ、３１ｂの表面を覆うように形成されているため、遮光膜３１の両端近傍には、半透光膜３２が厚く形成される。従って、レジストマスク２０を形成した際、厚い部分２０ｂと薄い部分２０ｃとの間には中間厚の部分２０ｄが形成されるので、レジストマスク２０の薄い部分２０ｃを通して高濃度不純物を導入すると、半導体膜１ａにおいて、レジストマスク２０の中間厚の部分２０ｄと重なる領域にはソース側低濃度不純物領域１ｅおよびドレイン側低濃度不純物領域１ｆが形成される。それ故、１回の不純物導入工程により、チャネル領域１ｂ、ソース側高濃度不純物領域１ｃ、ドレイン側高濃度不純物領域１ｆ、ソース側低濃度不純物領域１ｅ、およびドレイン側低濃度不純物領域１ｆを形成することができ、低濃度不純物を導入する工程を別途、行なう必要がない。よって、不純物導入工程の数を減らすことができるので、素子基板１００の製造コストを低減することができる。
【００４６】
また、本形態では、不純物導入工程の後、レジストマスク２０を除去し、その後、ゲート絶縁膜２を形成するゲート絶縁膜形成工程を行なうため、ゲート絶縁膜２を介さずに不純物を導入することができる。従って、不純物導入の際にゲート絶縁膜２がダメージを受けることを回避することができるので、絶縁性などに優れたゲート絶縁膜２を形成することができ、ＴＦＴ９０の信頼性を向上することができる。
【００４７】
さらに、本形態において、レジストマスク形成工程の後、レジストマスク２０を用いて半導体膜１ａをパターニング形成するパターニング工程を行なう。このため、レジストマスク２０を、半導体層１ａを形成するためのパターニング工程と不純物導入工程の２つの工程で用いることができるので、レジストマスク形成工程を１回、削減することができる。また、レジストマスク形成工程に付随する工程、例えば、レジストマスク２０の剥離等の工程についても同時に削減することができる。
【００４８】
また、パターニングされた半導体膜１ａにおけるチャネル領域１ｂ、ソース側高濃度不純物領域１ｃ、ドレイン側高濃度不純物領域１ｆ、ソース側低濃度不純物領域１ｅ、およびドレイン側低濃度不純物領域１ｆの位置がハーフトーンマスク３０（レジストマスク２０）によって一義的に定まるので、半導体膜１ａにおけるチャネル領域１ｂ、ソース側高濃度不純物領域１ｃ、ドレイン側高濃度不純物領域１ｆ、ソース側低濃度不純物領域１ｅ、およびドレイン側低濃度不純物領域１ｆの位置精度が高い。
【００４９】
また、本形態のハーフトーンマスク３０では、透光性基板３５上で半透光膜３２が遮光膜３１の端部を覆うように形成されていることから、遮光膜３１を形成した後、その上に半透光膜３２を形成することになる。このため、透光性基板３５上に半透光膜を形成した後、半透光膜に対して遮光膜の形成位置を合わせる場合と違って、遮光膜３１に対して半透光膜３２の形成位置を合わせればよいので、遮光膜３１と半透光膜３２との位置合わせが容易である。
【００５０】
さらに、ハーフトーンマスク３０では、遮光膜３１と透光性基板３５との間に半透光膜３２がないので、図７を参照して説明した問題が発生しない。すなわち、ハーフトーンマスク３０を用いて露光、現像してレジストマスク２０を形成する際、露光光が半透光膜３２と透光性基板３５との界面で反射して遮光膜３１の外周縁と重なる領域に露光光が回り込むことがない。従って、レジストマスク３０では、厚い部分３０ｂの側面が緩やかなテーパー状の傾斜面となることがないので、不純物を導入した際、レジストマスク３０の厚い部分３０ｂの端部に重なる部分には不純物が導入されにくい。それ故、ＴＦＴ９０のチャネル領域１ｂのチャネル幅方向における両端に高濃度不純物領域が形成されることがないので、ＴＦＴ９０のオフリーク電流を低減できるなど、スイッチング特性を向上することができる。
【００５１】
［実施の形態２］
図５（ａ）〜（ｅ）は、本発明の実施の形態２に係る液晶装置の製造工程のうち、チャネル領域、高濃度不純物領域、および低濃度不純物領域を備えた島状の半導体膜を形成するまでの工程を示す工程断面図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と共通するので、共通する部分については同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００５２】
実施の形態１では、半導体膜１を島状にパターニングした後、不純物導入工程を行なったが、本形態では、不純物導入工程を行なった後、半導体膜１を島状にパターニングする。
【００５３】
すなわち、本形態では、まず、図５（ａ）に示すように、半導体膜形成工程において、透光性基板１０に対して下地保護膜１２および多結晶シリコンからなる半導体膜１を形成した後、図５（ｂ）に示すように、レジストマスク形成工程において、ポジ型のレジスト材料２００をハーフトーンマスク３０によって露光、現像し、次に、図５（ｃ）に示すレジストマスク２０を形成する。
【００５４】
次に、図５（ｄ）に示すように、不純物導入工程において、レジストマスク２０をマスクとして、半導体膜１に対して、高濃度の不純物イオン（リンイオン）を例えば、０．１×１０15〜約１０×１０15／ｃｍ2のドーズ量で注入する。その結果、半導体膜１において、レジストマスク２０の薄い部分２０ｃに重なる領域にはソース側高濃度不純物領域１ｃおよびドレイン側高濃度不純物領域１ｄが形成され、レジストマスク２０が厚い部分２０ｂに重なる領域にはチャネル領域１ｂが形成され、レジストマスク２０の中間厚の部分２０ｄに重なる領域にはソース側低濃度不純物領域１ｅおよびドレイン側低濃度不純物領域１ｆが形成される。
【００５５】
続いて、パターニング工程において、レジストマスク２０をマスクとして半導体膜１を所定形状にエッチングし、図５（ｅ）に示すように、島状の半導体膜１ａをパターニング形成する。エッチング方法としては、ドライエッチングまたはウエットエッチング等の各種方法が適用可能である。
【００５６】
それ以降の工程については、図４（ａ）、（ｂ）を参照して説明したゲート絶縁膜形成工程、およびゲート電極形成工程を行なうなど、実施の形態１と同様であるため、説明を省略する。
【００５７】
本形態でも、実施の形態１と同様、レジストマスク２０には、厚い部分２０ｂと薄い部分２０ｃとの間には中間厚の部分２０ｄが形成されているので、レジストマスク２０の薄い部分２０ｃを通して高濃度不純物を導入すると、半導体膜１ａにおいて、レジストマスク２０の中間厚の部分２０ｄと重なる領域にはソース側低濃度不純物領域１ｅおよびドレイン側低濃度不純物領域１ｆが形成される。従って、１回の不純物導入工程により、チャネル領域１ｂ、ソース側高濃度不純物領域１ｃ、ドレイン側高濃度不純物領域１ｆ、ソース側低濃度不純物領域１ｅ、およびドレイン側低濃度不純物領域１ｆを形成することができ、低濃度不純物を導入する工程を別途、行なう必要がないなど、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００５８】
［実施の形態３］
図４（ｃ）は、本発明の実施の形態３に係る液晶装置の製造工程のうち、ゲート電極形成工程を示す工程断面図である。なお、本形態の基本的な構成は、実施の形態１と共通するので、共通する部分については同一の符号を付してそれらの説明を省略する。
【００５９】
実施の形態１、２では、ゲート電極３ｇをチャネル長方向においてチャネル領域１ｂと完全に重なる領域に形成して、ＬＤＤ構造のＴＦＴ９０を形成したが、本形態では、図４（ｃ）に示すように、ＧＯＬＤ構造のＴＦＴ９０を形成する。すなわち、ゲート電極３ｇの両端部は各々、ソース側高濃度不純物領域１ｃとソース側低濃度不純物領域１ｅとの境界部分、およびドレイン側高濃度不純物領域１ｄとドレイン側低濃度不純物領域１ｆとの境界部分と重なる位置にあって、ゲート電極３ｇは、ゲート絶縁膜２を介して、ソース側低濃度不純物領域１ｅ、チャネル領域１ｂおよびドレイン側高濃度不純物領域１ｄに対向する。
【００６０】
本形態でも、実施の形態１と同様、レジストマスク２０には、厚い部分２０ｂと薄い部分２０ｃとの間には中間厚の部分２０ｄが形成されているので、レジストマスク２０の薄い部分２０ｃを通して高濃度不純物を導入すると、半導体膜１ａにおいて、レジストマスク２０の中間厚の部分２０ｄと重なる領域にはソース側低濃度不純物領域１ｅおよびドレイン側低濃度不純物領域１ｆが形成される。従って、１回の不純物導入工程により、チャネル領域１ｂ、ソース側高濃度不純物領域１ｃ、ドレイン側高濃度不純物領域１ｆ、ソース側低濃度不純物領域１ｅ、およびドレイン側低濃度不純物領域１ｆを形成することができ、低濃度不純物を導入する工程を別途、行なう必要がないなど、実施の形態１と同様な効果を奏する。
【００６１】
［その他の実施の形態］
なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。例えば、上記形態では、シングルゲート構造のＴＦＴを例に説明したが、ツインゲート構造などのＴＦＴの製造に本発明を適用してもよい。また、上記形態では、半導体装置として、アクティブマトリクス型電気光学装置に用いる素子基板を例に説明したが、液晶以外の電気光学物質を用いた電気光学装置、例えば、有機エレクトロルミネッセンス表示装置に用いる素子基板、あるいは電気光学装置以外の半導体装置の製造などに本発明を適用してもよい。
【００６２】
［電子機器への搭載例］
図６を参照して、上述した電気光学装置１５０を搭載した電子機器について説明する。図６（ａ）に、電気光学装置１５０を備えたモバイル型のパーソナルコンピュータの構成を示す。パーソナルコンピュータ２０００は、表示ユニットとしての電気光学装置１５０と本体部２０１０を備える。本体部２０１０には、電源スイッチ２００１及びキーボード２００２が設けられている。図６（ｂ）に、電気光学装置１５０を備えた携帯電話機の構成を示す。携帯電話機３０００は、複数の操作ボタン３００１及びスクロールボタン３００２、並びに表示ユニットとしての電気光学装置１５０を備える。スクロールボタン３００２を操作することによって、電気光学装置１５０に表示される画面がスクロールされる。図６（ｃ）に、電気光学装置１５０を適用した情報携帯端末（ＰＤＡ：Personal Digital Assistants）の構成を示す。情報携帯端末４０００は、複数の操作ボタン４００１及び電源スイッチ４００２、並びに表示ユニットとしての電気光学装置１５０を備える。電源スイッチ４００２を操作すると、住所録やスケジュール帳といった各種の情報が電気光学装置１５０に表示される。
【００６３】
なお、電気光学装置１５０が搭載される電子機器としては、図６に示すものの他、デジタルスチルカメラ、液晶テレビ、ビューファインダ型、モニタ直視型のビデオテープレコーダ、カーナビゲーション装置、ページャ、電子手帳、電卓、ワードプロセッサ、ワークステーション、テレビ電話、ＰＯＳ端末、タッチパネルを備えた機器等などが挙げられる。そして、これらの各種電子機器の表示部として、前述した電気光学装置１５０が適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６４】
【図１】本発明を適用した液晶装置の等価回路図である。
【図２】（ａ）、（ｂ）は各々、本発明を適用した液晶装置に用いられた素子基板の１ドットを拡大して示す平面図、およびそのＡ−Ａ′線に相当する位置で液晶装置を切断したときの断面図である。
【図３】本発明の実施の形態１に係る液晶装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図４】図３に示す工程に続いて行なう工程の工程断面図である。
【図５】本発明の実施の形態２に係る液晶装置の製造方法を示す工程断面図である。
【図６】本発明に係る液晶装置を用いた電子機器の説明図である。
【図７】従来のハーフトーンマスクを用いた不純物導入方法を示す説明図である。
【符号の説明】
【００６５】
１・・パターニング前の半導体膜、１ａ・・島状の半導体膜、１ｂ・・チャネル領域、１ｃ・・ソース側高濃度不純物領域、１ｄ・・ドレイン側高濃度不純物領域、１ｅ・・ソース側低濃度不純物領域、１ｆ・・ドレイン側低濃度不純物領域、１ｓ・・ソース側、
１ｔ・・ドレイン側、２・・ゲート絶縁膜、３ｇ・・ゲート電極３ｇ、９ａ・・画素電極、２０・・レジストマスク、２０ｂ・・レジストマスクの厚い部分、２０ｃ・・レジストマスクの薄い部分、２０ｄ・・レジストマスクの中間厚の部分、３０・・ハーフトーンマスク、３０ｂ・・遮光領域、３０ａ・・全透光領域、３０ｃ・・半透光領域、３０ｄ・・中間領域、３１・・遮光膜、３２・・半透光膜、３５・・透光性基板、９０・・ＴＦＴ、１００・・素子基板（半導体装置）、１０２・・液晶層、１５０・・電気光学装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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