JP2716035B2 - 薄膜電界効果トランジスタ - Google Patents
薄膜電界効果トランジスタInfo
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Description
ンジスタに関する。
電界効果トランジスターおよびその製造方法」に記載の
薄膜電界効果トランジスタ(以下TFT)が知られてい
る。図2は、このTFTとその製造方法を示す断面図で
ある。図中、1はガラス等の透明絶縁膜、2はゲート電
極、3はゲート絶縁膜、4はi型非晶質シリコン層(i
層)、5cは耐弗酸性の低い保護絶縁膜、5dは耐弗酸
性の高い保護絶縁膜、6は金属シリサイド層(ソース/
ドレイン電極の一部)、7はソース/ドレイン電極、8
はn層あるいはp層である。
透明絶縁基板1上に金属あるいはそのシリサイド等の導
電物質よりなるゲート電極2を有し、その上部に窒化シ
リコン膜や酸化シリコン膜等の絶縁物よりなるゲート絶
縁膜3およびi型非晶質シリコン膜(i層)4を有し、
さらにゲート電極2直上のi層4上にゲート電極2をフ
ォトマスクとして用いた背面露光工程によりゲート電極
2に対して自己整合的にパターニングされた保護絶縁膜
5dを有し、またその両側にイオン注入法(質量分離型
不純物イオン添加法)あるいはイオンドーピング法(非
質量分離型不純物イオン添加法)によりリンイオン(P
+ )やボロンイオン(B+ )等の不純物イオンを添加し
て形成されたn型あるいはp型非晶質シリコン層(n層
あるいはp層)8の不純物半導体層よりなるソース/ド
レイン領域および金属あるいはそのシリサイド等の導電
物質よりなるソース/ドレイン電極7を有した構造をし
ている。
法あるいはイオンドーピング法によるn層あるいはp層
8の形成とそれに引き続く金属シリサイド層6の形成お
よび金属シリサイド層6を電極の一部としたソース/ド
レイン電極7の形成が、ゲート電極2をフォトマスクと
して用いた背面露光工程によってゲート電極2に対し自
己整合的に形成された保護絶縁膜5dを用いて行えるた
めソース/ドレイン電極7とゲート電極2間の寄生要領
を極めて小さくすることができる。このためこのTFT
をアクティブマトリクス型液晶ディスプレイ(以下AM
LCD)の画素スイッチング素子として用いた場合、低
寄生容量のため画素電位が安定しフィールドスルーによ
る焼き付き・輝度ムラが抑止され良好な画像表示が達成
できる。
TFTの製造方法ではイオン注入法あるいはイオンドー
ピング法により形成したn層あるいはp層8上に金属シ
リサイド層6を形成しようとした場合、TFTアレイ基
板(以下試料)をイオン注入装置あるいはイオンドーピ
ング装置から一度大気中に取り出し、そしてスパッタリ
ング装置に試料を導入して金属膜を成膜すると言った工
程を経ていた。イオン注入あるいはイオンドーピング後
のn層あるいはp層8表面は、入射イオンによって大量
の欠陥(未結合手)が発生し、大気中の酸素と結合しや
すい状態となっているため、試料を大気中に取り出した
際にn層あるいはp層8表面には速やかに自然酸化膜が
形成されてしまう。この自然酸化膜が存在すると金属膜
の成膜時に同時進行するn層あるいはp層8と金属膜と
の界面での合金反応が全く進行せず、不純物半導体層/
金属膜界面に金属シリサイド層6が形成できないという
問題があった。このためこの自然酸化膜を弗酸により除
去し、入射イオンにより欠陥の大量に発生したn層ある
いはp層8表面を水素原子で安定化してやり、その後速
やかにこの上に金属膜を成膜して非晶質シリコンと金属
との合金反応により不純物半導体層/金属膜界面に金属
シリサイド層6を形成する必要があった。
酸化膜除去工程中、弗酸により保護絶縁膜がエッチング
されパターンが縮小されてしまい、イオン注入あるいは
イオンドーピングしていない領域、すなわちn層あるい
はp層8よりもゲート電極2内側に金属シリサイド層6
が形成されてしまうといった問題が発生し、これにより
金属シリサイド層6とn層あるいはp層8以外の非晶質
シリコン層4とが接触してしまい、その結果、寄生容量
の増加やn層あるいはp層8以外の領域でホール電流が
流れ、TFTのOFF電流が増加してしまうといった問
題が生じていた。
オン注入あるいはイオンドーピングの際の入射イオンの
マスクとして用いた保護絶縁膜5cを一度除去した後、
再度新たに耐弗酸性の高い保護絶縁膜5dを形成する必
要があり、結果として製造工程数が増加してしまうとい
った問題があった。
しめ、TFTの製造工程の簡略化を実現し、これを用い
た製品の高スループット化・低コスト化を可能にするT
FTの構造を提供することにある。
ランジスタは、透明絶縁基板上に導電物質よりなるゲー
ト電極を有し、ゲート電極及び透明絶縁基板上に第1の
絶縁膜を有し、第1の絶縁膜上に半導体膜を有し、半導
体膜上であってかつゲート電極上に第2の絶縁膜を有
し、半導体膜上であって第2の絶縁膜端部から離れた位
置に金属シリサイド層を有し、金属シリサイド層上であ
って第2の絶縁膜側の金属シリサイド層端部から離れた
位置に導電物質よりなるソース/ドレイン電極を有し、
半導体膜中であって、第2の絶縁膜端部から前記ソース
/ドレイン電極端部までの領域に前記第2の絶縁膜と前
記ソース/ドレイン電極をマスクとして注入されたn型
あるいはp型の不純物半導体層を有することを特徴とす
る。
ート電極に対して自己整合的に形成した後、保護絶縁膜
5a両側に位置するソース/ドレイン領域に金属シリサ
イド層を電極の一部としたソース/ドレイン電極を保護
絶縁膜5aに対し自己整合的に形成する。その後、弗酸
溶液により保護絶縁膜5aのパターン幅をややゲート電
極内側に縮小させた後、保護絶縁膜5aをマスクとし
て、イオン注入法あるいはイオンドーピング法によりn
層あるいはp層を金属シリサイド電極よりもややゲート
電極内側に形成することによって、従来のTFT製造工
程よりもその製造工程数を削減でき、その結果製造工程
の高スループット化・低コスト化を実現できる。さらに
n層あるいはp層を金属シリサイド電極部分よりもゲー
ト電極内側に定常的に形成することが可能となるため、
金属シリサイド電極部分とn層あるいはp層以外のi層
部分とが接触することはなくなり、TFTのOFF電流
の増加を防止できる。また、金属シリサイド層の形成が
非常に安定したi層表面上で行うことができるため、良
好な金属シリサイド層の形成が定常的に可能となる。従
って、従来のような二度にわたる背面露光工程によっ
て、保護絶縁膜5c,5dを2度形成する必要はなくな
り、その結果、従来よりもその製造工程数を減らすこと
ができる。しかも再現性よく良好な金属シリサイド層の
形成を行うことができる。
シリサイド層を形成した後にイオン注入法あるいはイオ
ンドーピング法によりn層あるいはp層の形成を行うた
め、入射イオンが膜に与える熱的エネルギーの効果によ
り金属シリサイド層の低抵抗化の促進が期待でき、より
抵抗の低い良好な金属シリサイド層の形成が期待でき
る。
よりも工程の高スループット化・低コスト化を実現でき
良好なスイッチング特性を有したTFTを得ることが可
能となる。
たものである。図1に示すTFTは次のような工程を経
て作製される。
よりなるゲート電極2を50nmの厚さでパターニング
する。そしてその上部に窒化シリコン膜によるゲート絶
縁膜3、i型非晶質シリコン膜(i層)4、窒化シリコ
ン膜による保護絶縁膜5aを、それぞれ300nm,1
00nm,200nmの厚さで成膜する(図1
(a))。
注入によるn層8形成の際に入射イオンのマスクとして
用いる保護絶縁膜5aをゲート電極2をフォトマスクと
して用いた背面露光工程によりゲート電極2に対し自己
整合的にパターニングする。パターニングは0.005
%濃度弗酸溶液によるウェットエッチングで行われる
(図1(b))。この保護絶縁膜5aの膜厚は、添加す
る不純物イオンの種類とその加速エネルギー条件によっ
て決定される。ここで不純物半導体層形成の方法とし
て、イオン注入法ではなく水素化物ドーピングガスをプ
ラズマ分解しイオン源として用いるイオンドーピング法
を用いた場合には、目的としている価電子制御可能な不
純物イオンよりも同時に添加される水素イオン(H+ )
のイオン注入飛程が大きいため、保護絶縁膜5aの膜厚
はH+ の飛程を考慮した膜厚としなければならない。し
かし、ここでは説明が煩雑になることを避けるため、不
純物イオンの添加方法としてイオン注入法のみを例にと
って述べることにする。
パッタリング装置に導入され金属膜が50nmの厚さで
成膜される。この際、i層4表面上は弗酸溶液による保
護絶縁膜5aのパターニング後であるため、非常に安定
した状態となっており改めて弗酸による自然酸化膜除去
処理を行う必要はなく、そのままの状態で良好な金属シ
リサイド層6の形成が可能となっているが、弗酸溶液に
よる表面処理を施すことによって、より低抵抗な金属シ
リサイド層を形成することができる。スパッタリングに
より金属膜を成膜し、金属膜と非晶質シリコン層との界
面での合金反応により金属シリサイド層6をその界面に
形成した後、金属膜をパターニングし金属シリサイド層
6を電極の一部としたソース/ドレイン電極7を形成す
る(図1(c))。
酸溶液により両側100nm程度そのパターンを縮小さ
せた後(図1(d))、この保護絶縁膜5aを入射イオ
ンのマスクとして用い試料に不純物イオンを添加して、
n層8をソース/ドレイン領域に形成する(図1
(e))。この時のイオン注入条件を以下に示す。 ◎イオン注入条件 イオン種 : リンイオン(P+ ) 加速エネルギー : 30keV ドーズ量 : 3×1015dose/cm2 以上の操作により、保護絶縁膜5aに対し自己整合的に
形成した金属シリサイドソース/ドレイン電極6下部の
i層4がn層化される。この時、イオン注入の際に入射
イオンのマスクとして用いる保護絶縁膜5aのパターン
幅は、金属シリサイド電極6形成時よりも縮小されてい
るため、結果としてn層8は金属シリサイド電極6部よ
りも100nm程度ゲート電極2内側のi層4に形成さ
れる。従って金属シリサイド電極6部分とn層8以外の
i層4の部分とが接触することはなくなり、TFTのO
FF電流の増加を防止でき良好なスイッチング特性を有
したTFTを得ることができる。
サイド層6を形成しようとしていたため、大量に欠陥が
発生し自然酸化膜の形成されたn層8の表面を弗酸処理
により水素原子で安定化させる必要があった。しかし、
本発明の方法では弗酸により保護絶縁膜5aをパターニ
ングした後、先に金属シリサイド層6の形成を行うため
安定化した状態のままのi層4の表面に良好な金属シリ
サイド層6の形成を行うことができる。さらに、最初に
パターニングした保護絶縁膜5aを弗酸によりそのパタ
ーンを縮小させて用いるため、従来は二回に分けていた
保護絶縁膜5aの形成が一回で済み製造工程数を大幅に
削減できる。しかも金属シリサイド電極6部分とn層8
以外のi層4部分とが接触することはなくなり、TFT
のOFF電流の増加を防止でき良好なスイッチング特性
を有したTFTを得ることが可能となる。
絶縁保護膜5bを200nmの膜厚で形成し、ソース/
ドレイン電極7部分にコンタクトホールを形成する(図
1(f))。
りも大幅な製造工程数の削減ができ、製造工程の高スル
ープット化・低コスト化を実現できる。
護絶縁膜の成膜工程及びそれに関わる背面露光工程を含
む)が一度で済むためTFTの製造工程が大幅に削減で
き、従って製造工程の高スループット化・低コスト化を
実現することができる。さらに金属シリサイド層の形成
が安定化した状態の非晶質シリコン層上にて常に行われ
るため定常的に良好な金属シリサイド層の形成が可能と
なる。その上、金属シリサイド電極部分よりもゲート電
極内側にソース/ドレイン領域を定常的に形成できるた
め、ホールブロッキング特性の良好な、すなわちOFF
リーク電流の小さい、良好なスイッチング特性を有した
TFTを大面積に均一性よく、しかも定常的に供給する
ことが可能となる。
リサイド層を形成した後にイオン注入あるいはイオンド
ーピングによる不純物半導体層の形成を行うため、入射
イオンが膜に与える熱的エネルギーの効果により、金属
シリサイド層の低抵抗化の促進が期待でき、より抵抗の
低い良好な金属シリサイド層の形成が期待できる。
法を示す断面図である。
Claims (1)
- 【請求項1】透明絶縁基板上に導電物質よりなるゲート
電極を有し、前記ゲート電極及び前記透明絶縁基板上に
第1の絶縁膜を有し、前記第1の絶縁膜上に半導体膜を
有し、前記半導体膜上であってかつ前記ゲート電極上に
第2の絶縁膜を有し、前記半導体膜上であって前記第2
の絶縁膜端部から離れた位置に金属シリサイド層を有
し、前記金属シリサイド層上であって前記第2の絶縁膜
側の前記金属シリサイド層端部から離れた位置に導電物
質よりなるソース/ドレイン電極を有し、前記半導体膜
中であって、前記第2の絶縁膜端部から前記ソース/ド
レイン電極端部までの領域に前記第2の絶縁膜と前記ソ
ース/ドレイン電極をマスクとして注入されたn型ある
いはp型の不純物半導体層を有することを特徴とする薄
膜電解効果トランジスタ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8273142A JP2716035B2 (ja) | 1996-10-16 | 1996-10-16 | 薄膜電界効果トランジスタ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8273142A JP2716035B2 (ja) | 1996-10-16 | 1996-10-16 | 薄膜電界効果トランジスタ |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP11155393A Division JP2630195B2 (ja) | 1993-05-13 | 1993-05-13 | 薄膜電界効果トランジスタとその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09167843A JPH09167843A (ja) | 1997-06-24 |
JP2716035B2 true JP2716035B2 (ja) | 1998-02-18 |
Family
ID=17523712
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8273142A Expired - Lifetime JP2716035B2 (ja) | 1996-10-16 | 1996-10-16 | 薄膜電界効果トランジスタ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2716035B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2595757B2 (ja) * | 1990-04-13 | 1997-04-02 | 日本電気株式会社 | 薄膜電界効果型トランジスタおよびその製造方法 |
-
1996
- 1996-10-16 JP JP8273142A patent/JP2716035B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09167843A (ja) | 1997-06-24 |
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