JP2592238B2 - 薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents

薄膜トランジスタの製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、液晶パネルのドライバー等に用いる経時
変化の少ない薄膜トランジスタの製造方法に関するもの
である。
〔発明の概要〕
この発明は、薄膜トランジスタのチャネル半導体膜
に、トリシラン以上の高次シランの熱CVDによるアモル
ファスシリコン膜を用いることにより、経時変化の少な
い薄膜トランジスタを製造するものである。
〔従来の技術〕 従来、薄膜トランジスタのチャネル半導体膜としてモ
ノシランを原料としたプラズマCVDによる水素化アモル
ファスシリコン膜が用いられてきた。これは、低温で比
較的簡単に成膜することができ、移動度の高い薄膜トラ
ンジスタが実現されている。
〔発明が解決しようとする問題点〕
しかし、上記の従来例においてはバイアスを印加した
直後の比較的短時間でのオン電流の変化や、バイアスを
長時間印加した後でのしきい値電圧の変動や移動度の劣
化という問題があった。これらの劣化の原因は明らかに
されておらず実用的な安定性が得られていない。
そこで、この発明では安価なガラス基板が使用できる
低い温度で成膜でき、高い移動度で安定な動作をする薄
膜トランジスタを製造することを目的としている。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明では、チャネル半導体膜として、トリシラン
以上の高次シランを原料ガスに用いた熱CVDによるアモ
ルファスシリコン膜を用い、その製造条件と膜質の関係
を明確にすることにより問題を解決した。
〔作用〕
トリシラン以上の高次シランの熱CVDによるアモルフ
ァスシリコン膜は荷電粒子によるダメージがなく、この
膜をチャネル半導体膜に用いると薄膜トランジスタのオ
ン電流の経時変化を小さく抑えることができる。
〔実施例〕
まず、この発明により実現される薄膜トランジスタの
構造例を第1図(a)〜(c)により説明する。
第1図(a)は逆スタガード型の薄膜トランジスタ
で、絶縁基板1上に蒸着、スパッタ等によるNi,W,M0
のゲート2を形成し、その上にCVD等によるシリコン酸
化膜、シリコン窒化膜等のゲート絶縁膜3を積む。この
上に本発明のトリシラン以上の高次シランの熱CVDによ
るシリコン膜4を形成する。さらに、P形あるいはn形
の低抵抗半導体膜と金属膜の二層構造のソース5および
ドレイン6を形成する。各層のパターニングはフォトリ
ソグラフィ技術を用いる。
第1図(b)はスタガード型の薄膜トランジスタで、
各層の形成は第1図(a)と同様である。
第1図(c)は、低抵抗シリコン基板をゲート2とし
て用いたものである。ゲート絶縁膜3はCVD等のデポジ
ション膜以外に、低抵抗シリコン基板の熱酸化膜によっ
ても形成できる。このほかの層の形成は第1図(a)と
同様である。
次に、この発明のチャネル半導体膜の形成に用いる装
置例を第2図により説明する。
第2図において、7はチャンバーで、内部に石英板,
ガラス板,ステンレス板,シリコンウェハー等が載せら
れ(下向き等の場合には止め金具等で固定され)加熱さ
れる基板加熱手段8を有している。さらに基板加熱手段
8の近傍にガス吹出部9を形成し、ガス供給手段10とチ
ャンバー7内を排気する排気手段11がチャンバー7に接
続されている。ガス供給手段10からガス吹出部9までの
系は、ヒーター等により原料ガスの沸点(トリシランで
は53.1℃)以上の温度に保たれている。このほか、必要
に応じてチャンバー7の側面に真空ゲージ、観察窓等が
設けられている。このような装置において、基板温度を
400℃程度に加熱し、トリシラン以上の高次シランをチ
ャンバー7内に導入すると、基板上の熱分解反応によ
り、基板表面にアモルファスシリコン膜を形成すること
ができる。
第3図は、100%トリシランを用いた熱CVDによるアモ
ルファスシリコン膜のデポジションレートのデータの一
例を示すものである。第3図で、横軸は基板温度の逆数
(1/K),縦軸はデポジションレート(Å/min)であ
り、△,□,○,◇,▽印はそれぞれ反応圧力が1,2,5,
10,12,Torrの場合である。
第4図は100%トリシランを用いて反応圧力5Torrの場
合の光学バンドギャップと結合水素量の基板温度依存性
の一例を示したものである。基板温度が480℃以下では
光学バンドギャップは約1.65eV,結合水素量は約7.5%で
ほぼ一定である。基板温度が480℃より高い温度では光
学バンドギャップ,結合水素量ともに減少する。これよ
りトリシラン以上の熱CVDでは基板温度480℃より高い温
度で水素脱離が起こることを示している。
第5図は、100%トリシランを用いて反応圧力5Torrの
場合の暗導電率(●印)とAM1スペクトラム60mW/cm2
照射での光導電率(○印)の基板温度依存性を示したも
のである。光導電率は高くないが、光導電率と暗導電率
の比は3桁以上ある。また、基板温度480℃より高い温
度では、水素脱離により光導電率、暗導電率ともに低下
する。
以上のデポジションのデータを利用して第1図(c)
の構造の薄膜トランジスタを作成し、チャネル半導体膜
の基本特性を調べた。第1図(c)のゲート2は低抵抗
P型シリコン基板,ゲート絶縁膜3は前記シリコン基板
を1100℃のdryO2雰囲気中で熱酸化した約900ÅのSiO2
であり、その上にトリシラン以上の高次シランを用いた
熱CVDによるノンド−プアモルファスシリコン層6を形
成し、さらにn+アモルファスシリコン層とNi等の金属層
の二層より成るソース5及びドレイン6から成る薄膜ト
ランジスタである。以下薄膜トランジスタの特性の詳細
を示す。
第6図は、第1図(c)の構造の薄膜トランジスタの
しきい値電圧と電子移動度の基板温度依存性のデータの
一例を示したものである。この薄膜トランジスタはゲー
ト絶縁膜にSiO2を用い、ソース・ドレインのコンタクト
抵抗が大きいので、しきい値電圧は多少高い。電子移動
度は0.1cm2/V・Sと高い。基板温度480℃より高い温度
で形成した場合、しきい値電圧が高くなり電子移動度が
低下する。この原因は、第4図で示したアモルファスシ
リコン膜中の水素脱離によるものである。従って、薄膜
トランジスタの基板温度は480℃以下にする必要があ
る。
第3図から、基板温度480℃におけるデポジションレ
ートの反応圧力依存性を示した図が第7図である。デポ
ジションレートは反応圧力のほぼ3/2乗に比例する。第
7図から分かる通り、基板温度480℃以下でデポジショ
ンを行う場合、実用的なデポジションレートとして1Å
/min以上を得るには反応圧力を0.1Torr以上にしなけれ
ばならない。
チャネル半導体膜にトリシラン以上の高次シランの熱
CVD膜を用いた薄膜トランジスタはアモルファスシリコ
ン膜厚が厚くなると、ソースおよびドレインの抵抗が高
くなり、ドレイン−ソース電圧をある程度高くしない
と、チャネルとドレイン及びチャネルとソースとの間が
導通されずドレイン電流が流れない。チャネルが形成さ
れ、かつチャネルとドレイン間及びチャネルとソース間
が導通するのに必要な電圧、即ちドレイン電流が流れ始
める最小ソース・ドレイン電圧とアモルファスシリコン
膜厚の関係を示した図が第8図である。これよりアモル
ファスシリコン膜の厚さを600Å以下にするとよい。
以上が、トリシラン以上の高次シランの熱CVDによる
薄膜トランジスタの基本的な構造方法であるが、次に示
す処理によりその特性をさらに向上させることができ
る。すなわち、第4図に示した通り熱CVDアモルファス
シリコン膜は結合水素量が低いので、膜形成後にその成
膜温度以下で水素プラズマ処理することにより、結合水
素量を増加させることができる。
第9図は、水素プラズマ処理による膜特性の向上の一
例を示したドレイン電流対ゲート電圧特性図である。図
中破線は100%トリシランを用いて、反応圧力5Torr,基
板温度430℃で作成した第5図の構造の薄膜トランジス
タである。実線はこの薄膜トランジスタを基板温度240
℃、反応圧力1Torr,高周波電力25Wの条件で1時間の水
素プラズマ処理を施したものである。水素プラズマ処理
により、ソース,ドレイン抵抗が小さくなり、移動度も
向上する。
第1図(a)〜(c)に示す構造の薄膜トランジスタ
のソースおよびドレインの接触抵抗を下げるために挿入
するP形あるいはn形の低抵抗半導体膜は、チャネル半
導体形成と連続させて、P形ドーパントのボロン、n形
ドーパントのリンあるいはヒ素等を含むドーピングガス
をトリシラン以上の高次シランに混合させた熱CVDによ
り形成することができる。しかし、熱CVDでは、基板温
度が400℃以下では抵抗率をあまり低くできないので、
ソース及びドレインをプラズマCVD,光CVD,励起CVD等の
熱CVD以外の製造方法で、チャネル半導体膜の成膜温度
より低い温度で形成させることもできる。この場合、熱
CVDによるチャネル半導体膜の持つ特性が阻害されるこ
とは殆どない。
第10図は、ドレイン電流の時間変化を本発明の薄膜ト
ランジスタと従来のプラズマCVDにより作成した同じ構
造の薄膜トランジスタについて比較したものである。図
中、実線が本発明による100%トリシランの反応圧力5To
rr,基板温度430℃の熱CVD試料で、破線が従来の製造方
法による熱CVDと同一のチャンバーで反応圧力0.7Torr,
基板温度300℃,高周波電力10Wの条件によるモノシラン
のプラズマCVD試料である。ドレイン電流1μAを3時
間流した場合、従来のプラズマCVD試料では20%程度減
少するのに対し、本発明の熱CVD試料では10%以下と安
定である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、この発明は薄膜トランジスタの
チャネル半導体膜にトリシラン以上の高次シランの熱CV
Dによるシリコン膜を用いることにより、移動度が高く
安定な動作を行うことができる薄膜トランジスタを実現
した。
また、この発明の薄膜トランジスタは光照射時のコン
ダクタンスが低いことから、遮光膜の不要な液晶パネル
ドライバーとして有効である。
さらに、この発明はプラズマ等の荷電粒子によるダメ
ージがなく、低温で製造できるので、LSI等と組合せ
た、三次元ICや高感度光センサーIC等に利用するのに有
効である。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(c)はこの発明が適用される薄膜トラ
ンジスタの断面図の一例、第2図はこの発明の製造に用
いる装置の断面図の一例、第3図はこの発明による100
%トリシランを用いた熱CVDにおけるデポジションレー
トの基板温度依存性を示す図、第4図は光学バンドギャ
ップと結合水素量の基板温度依存性を示す図、第5図は
導電率の基板温度依存性を示す図、第6図は薄膜トラン
ジスタのしきい値電圧と電子移動度の基板温度依存性を
示す図、第7図は基板温度480℃におけるデポジション
レートの反応圧力依存性を示す図、第8図はチャネル半
導体のシリコン膜厚と最少ドレイン・ソース電圧の関係
を示す図、第9図は水素プラズマ処理の効果を示す図、
第10図はドレイン電流の時間変化を示す図である。 図中、1は絶縁基板、2はゲート、3はゲート絶縁膜、
4はシリコン膜、5はソース、6はドレイン、6はチャ
ンバー、8は基板加熱手段、9はガス吹出部,10はガス
供給手段である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山中 光之 茨城県新治郡桜村梅園1丁目1番4号 工業技術院電子技術総合研究所内 (72)発明者 梅村 光雄 群馬県安中市磯部2丁目13番1号 信越 化学工業株式会社シリコーン電子材料技 術研究所内 (72)発明者 岡崎 智 群馬県安中市磯部2丁目13番1号 信越 化学工業株式会社シリコーン電子材料技 術研究所内 (72)発明者 高田 量司 東京都江東区亀戸6丁目31番1号 セイ コー電子工業株式会社内 (72)発明者 神谷 昌明 東京都江東区亀戸6丁目31番1号 セイ コー電子工業株式会社内 合議体 審判長 倉地 保幸 審判官 相田 義明 審判官 真々田 忠博 (56)参考文献 特開 昭56−135968(JP,A) 特開 昭59−55441(JP,A) 特開 昭59−78919(JP,A) 特開 昭58−171859(JP,A)

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板、ゲート、ゲート絶縁膜、チャネル半
    導体膜、ソース、ドレインなどから成る薄膜トランジス
    タにおいて、他のガスが添加されていないトリシラン
    (Si3H8)以上の高次シランの熱CVDにより、成膜温度を
    480℃以下とすると共に、反応圧力を0.1Torr以上の減圧
    下として、チャネル半導体膜を形成することを特徴とす
    る薄膜トランジスタの製造方法。
  2. 【請求項2】前記ソースおよびドレインは、前記熱CVD
    によるチャネル半導体膜の形成後に連続して、プラズマ
    CVD、光CVD,励起種CVDにより低抵抗p形あるいはn形の
    半導体膜で形成した特許請求の範囲第1項記載の薄膜ト
    ランジスタの製造方法。
  3. 【請求項3】前記チャネル半導体膜を前記熱CVDの成膜
    温度以下で水素プラズマ処理した特許請求の範囲第1項
    又は第2項記載の薄膜トランジスタの製造方法。
  4. 【請求項4】前記チャネル半導体膜の膜圧が600Å以下
    である特許請求の範囲第1項記載の薄膜トランジスタの
    製造方法。
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Families Citing this family (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0779150B2 (ja) * 1988-12-23 1995-08-23 株式会社東芝 半導体集積回路
US6101078A (en) * 1997-09-12 2000-08-08 Nec Corporation Semiconductor device with protection circuit
EP1421607A2 (en) 2001-02-12 2004-05-26 ASM America, Inc. Improved process for deposition of semiconductor films
US7026219B2 (en) 2001-02-12 2006-04-11 Asm America, Inc. Integration of high k gate dielectric
US6815007B1 (en) 2002-03-04 2004-11-09 Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Method to solve IMD-FSG particle and increase Cp yield by using a new tougher UFUN season film
JP5005170B2 (ja) 2002-07-19 2012-08-22 エーエスエム アメリカ インコーポレイテッド 超高品質シリコン含有化合物層の形成方法
US7294582B2 (en) 2002-07-19 2007-11-13 Asm International, N.V. Low temperature silicon compound deposition
US7186630B2 (en) 2002-08-14 2007-03-06 Asm America, Inc. Deposition of amorphous silicon-containing films
US7092287B2 (en) 2002-12-18 2006-08-15 Asm International N.V. Method of fabricating silicon nitride nanodots
US7005160B2 (en) 2003-04-24 2006-02-28 Asm America, Inc. Methods for depositing polycrystalline films with engineered grain structures
US7629270B2 (en) 2004-08-27 2009-12-08 Asm America, Inc. Remote plasma activated nitridation
US7253084B2 (en) 2004-09-03 2007-08-07 Asm America, Inc. Deposition from liquid sources
US7966969B2 (en) 2004-09-22 2011-06-28 Asm International N.V. Deposition of TiN films in a batch reactor
US7427571B2 (en) 2004-10-15 2008-09-23 Asm International, N.V. Reactor design for reduced particulate generation
US7674726B2 (en) 2004-10-15 2010-03-09 Asm International N.V. Parts for deposition reactors
US7553516B2 (en) 2005-12-16 2009-06-30 Asm International N.V. System and method of reducing particle contamination of semiconductor substrates
US7691757B2 (en) 2006-06-22 2010-04-06 Asm International N.V. Deposition of complex nitride films
US7851307B2 (en) 2007-08-17 2010-12-14 Micron Technology, Inc. Method of forming complex oxide nanodots for a charge trap
US7833906B2 (en) 2008-12-11 2010-11-16 Asm International N.V. Titanium silicon nitride deposition

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS56135968A (en) * 1980-03-27 1981-10-23 Canon Inc Amorphous silicon thin film transistor and manufacture thereof
JPS58171859A (ja) * 1982-03-31 1983-10-08 Canon Inc 薄膜トランジスタの製造方法
JPS5955441A (ja) * 1982-09-24 1984-03-30 Mitsui Toatsu Chem Inc 水素化アモルフアスシリコン膜の形成方法
JPS5978919A (ja) * 1982-10-26 1984-05-08 Mitsui Toatsu Chem Inc アモルフアスシリコン膜の形成方法

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