JP2871262B2 - 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Info
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- JP2871262B2 JP2871262B2 JP1800992A JP1800992A JP2871262B2 JP 2871262 B2 JP2871262 B2 JP 2871262B2 JP 1800992 A JP1800992 A JP 1800992A JP 1800992 A JP1800992 A JP 1800992A JP 2871262 B2 JP2871262 B2 JP 2871262B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はレーザアニールにより形
成される薄膜トランジスタに関するものであり、とくに
液晶ディスプレイ，イメージセンサ等に応用可能な高速
応答性を有する薄膜トランジスタ及びその製造方法に関
する。
成される薄膜トランジスタに関するものであり、とくに
液晶ディスプレイ，イメージセンサ等に応用可能な高速
応答性を有する薄膜トランジスタ及びその製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】近年、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）用周
辺駆動回路などの高速動作を必要とする薄膜集積回路へ
の応用を目的として、多結晶Ｓｉ薄膜を用いた薄膜トラ
ンジスタの開発が進められている。上述の多結晶Ｓｉ薄
膜は、合成石英ガラスなどの基板上に、化学的気相堆積
法、固相成長法、レーザアニール法等を用いて形成され
る。なかでもＸｅＣｌエキシマレーザなどの紫外パルス
レーザを用いたレーザアニール工程を有する半導体薄膜
の製造法は、ソーダライムガラスなどの低融点基板上に
高移動度の薄膜トランジスタを作製できる方法として注
目されている。エキシマレーザは数十ｎｓｅｃ程度の超
短パルスレーザであるため、薄膜表面のみの溶融再結晶
化を可能とし、基板への熱的な影響を小さく抑えること
ができるからである。その一方で、各種ＴＦＴ特性向上
の要求から活性層の薄膜化を進めソース・ドレイン間の
抵抗を高くする検討がなされている。その結果、光照射
による漏れ電流の抑制、サブスレショルド特性の改善に
よるＯＮ電流の増加といった効果が得られている。
辺駆動回路などの高速動作を必要とする薄膜集積回路へ
の応用を目的として、多結晶Ｓｉ薄膜を用いた薄膜トラ
ンジスタの開発が進められている。上述の多結晶Ｓｉ薄
膜は、合成石英ガラスなどの基板上に、化学的気相堆積
法、固相成長法、レーザアニール法等を用いて形成され
る。なかでもＸｅＣｌエキシマレーザなどの紫外パルス
レーザを用いたレーザアニール工程を有する半導体薄膜
の製造法は、ソーダライムガラスなどの低融点基板上に
高移動度の薄膜トランジスタを作製できる方法として注
目されている。エキシマレーザは数十ｎｓｅｃ程度の超
短パルスレーザであるため、薄膜表面のみの溶融再結晶
化を可能とし、基板への熱的な影響を小さく抑えること
ができるからである。その一方で、各種ＴＦＴ特性向上
の要求から活性層の薄膜化を進めソース・ドレイン間の
抵抗を高くする検討がなされている。その結果、光照射
による漏れ電流の抑制、サブスレショルド特性の改善に
よるＯＮ電流の増加といった効果が得られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが被レーザアニ
ール層の薄膜化を促進すると、レーザの被アニール層を
透過する成分が増加しガラス基板が直接加熱される。こ
の様な場合、アニールされるべきＳｉ薄膜に比べ融点の
低い基板の溶融，損傷及び基板中，基板表面に存在する
不純物元素の拡散を誘起し、トランジスタ特性を劣化さ
せるという問題があった。それらの問題を克服する方法
として、例えば正常な石英基板を用いるなどの方法があ
るが、ソーダライムガラス等に比べ大きなコストの上昇
を引き起こすといった問題があった。
ール層の薄膜化を促進すると、レーザの被アニール層を
透過する成分が増加しガラス基板が直接加熱される。こ
の様な場合、アニールされるべきＳｉ薄膜に比べ融点の
低い基板の溶融，損傷及び基板中，基板表面に存在する
不純物元素の拡散を誘起し、トランジスタ特性を劣化さ
せるという問題があった。それらの問題を克服する方法
として、例えば正常な石英基板を用いるなどの方法があ
るが、ソーダライムガラス等に比べ大きなコストの上昇
を引き起こすといった問題があった。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は２つあり、その
１つは、基板上に形成された、ソース・ドレイン電極
層、チャネルを形成する活性層、絶縁層、ゲート電極層
を少くとも備えた薄膜トランジスタにおいて、基板上部
でかつ、活性層の下部にレーザの透過成分を減少させ得
る遮蔽層を有することを特徴とする薄膜トランジスタで
ある。
１つは、基板上に形成された、ソース・ドレイン電極
層、チャネルを形成する活性層、絶縁層、ゲート電極層
を少くとも備えた薄膜トランジスタにおいて、基板上部
でかつ、活性層の下部にレーザの透過成分を減少させ得
る遮蔽層を有することを特徴とする薄膜トランジスタで
ある。
【０００５】２つ目は、基板上に、ソース・ドレイン電
極層、チャネルを形成する活性層、絶縁層、ゲート電極
層が順次積層形成する工程と、活性層にレーザを照射す
る工程とを少くとも具備した順スタガ型薄膜トランジス
タの製造方法において、基板上部でかつ活性層下部に上
記レーザの透過成分を減少させ得る遮蔽層を前記ソース
・ドレイン層の形成と同時に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である。
極層、チャネルを形成する活性層、絶縁層、ゲート電極
層が順次積層形成する工程と、活性層にレーザを照射す
る工程とを少くとも具備した順スタガ型薄膜トランジス
タの製造方法において、基板上部でかつ活性層下部に上
記レーザの透過成分を減少させ得る遮蔽層を前記ソース
・ドレイン層の形成と同時に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である。
【０００６】
【作用】上記第１の発明によれば、被アニール層を透過
するレーザは遮蔽層による吸収または反射され、支持基
体となるべき基板には到達しない、もしくは到達強度が
非常に弱くなる。その結果、支持基体に無アルカリガラ
スなどのレーザの吸収する基板を用いてもレーザによる
直接加熱が防止される。その結果、石英ガラス等に比べ
融点の低い基板を用い、被アニール層が薄くレーザを透
過する場合においても、支持基板の損傷を防止すること
ができる。しかもソーダライムガラス等の、不純物を多
く含みアルカリ金属イオンなどの拡散源となり得る基板
を用いても、昇温が防止されるため不純物元素の拡散が
防止される。
するレーザは遮蔽層による吸収または反射され、支持基
体となるべき基板には到達しない、もしくは到達強度が
非常に弱くなる。その結果、支持基体に無アルカリガラ
スなどのレーザの吸収する基板を用いてもレーザによる
直接加熱が防止される。その結果、石英ガラス等に比べ
融点の低い基板を用い、被アニール層が薄くレーザを透
過する場合においても、支持基板の損傷を防止すること
ができる。しかもソーダライムガラス等の、不純物を多
く含みアルカリ金属イオンなどの拡散源となり得る基板
を用いても、昇温が防止されるため不純物元素の拡散が
防止される。
【０００７】上記第２の発明によれば、従来の薄膜トラ
ンジスタの製造工程に比べ工程数を増加させ、スループ
ット低下の原因になり得るレーザ遮蔽層作製工程の導入
も、ソース・ドレイン電極の形成と同時にレーザ遮蔽層
の形成を行うことで、遮蔽層の導入による製造工程の増
加を抑えることができる。しかも、既知の材料を用いる
ことで新規材料の選択や信頼性の評価を行うことなく、
他構成材料との整合性が得られるという利点を有する。
ンジスタの製造工程に比べ工程数を増加させ、スループ
ット低下の原因になり得るレーザ遮蔽層作製工程の導入
も、ソース・ドレイン電極の形成と同時にレーザ遮蔽層
の形成を行うことで、遮蔽層の導入による製造工程の増
加を抑えることができる。しかも、既知の材料を用いる
ことで新規材料の選択や信頼性の評価を行うことなく、
他構成材料との整合性が得られるという利点を有する。
【０００８】
【実施例】実施例について以下に説明する。図１は請求
項１の一実施例を示す薄膜トランジスタの断面図であ
る。バリウムホウケイ酸ガラスで成る支持基体（１０
１）上にＳｉＯ2 で成る下地層（１０２）、レーザ遮蔽
層としてアモルファスＳｉ（１０３）を２０ｎｍ、絶縁
保護層（１０４）としてＳｉＮx を１００ｎｍを順次積
層し、その上部にソース・ドレイン層としてＭｏＳｉ
（１０５）が１００ｎｍ、およびｎ+ ｐｏｌｙ−Ｓｉ
（１０６）が５０ｎｍ、チャネル形成用の活性層として
レーザ照射されたｐｏｌｙ−Ｓｉ（１０７）が３０ｎｍ
形成されている。活性層形成時のレーザの照射は、活性
層の堆積後パターニング前に行われた。照射レーザの強
度は３６０ｍＪ／ｃｍ2 であり、照射後の活性層、支持
基体への損傷はなかった。この後、ゲート絶縁層（１０
８）、ゲート電極（１０９）を形成して薄膜トランジス
タが出来あがる。また比較のためにレーザ遮蔽層を形成
することなくこの強度での照射を行った。その結果、支
持基体の損傷がみられたことから、遮蔽層の効果が確認
された。このようにして形成された図１の薄膜トランジ
スタは、支持基体が有するアルカリ金属などの不純物元
素のチャネルへの拡散も抑制され、電界効果電子移動度
１２０ｃｍ2 ／Ｖｓ，スレッシュホルド電圧４．１Ｖと
良好な特性を示した。本実施例に示す薄膜トランジスタ
は、ＬＣＤ等に応用する場合においても、トランジスタ
部以外の遮蔽層がエッチングなどで取り除かれるため、
画素部などの光透過性を必要とする部分の形成も可能で
ある。
項１の一実施例を示す薄膜トランジスタの断面図であ
る。バリウムホウケイ酸ガラスで成る支持基体（１０
１）上にＳｉＯ2 で成る下地層（１０２）、レーザ遮蔽
層としてアモルファスＳｉ（１０３）を２０ｎｍ、絶縁
保護層（１０４）としてＳｉＮx を１００ｎｍを順次積
層し、その上部にソース・ドレイン層としてＭｏＳｉ
（１０５）が１００ｎｍ、およびｎ+ ｐｏｌｙ−Ｓｉ
（１０６）が５０ｎｍ、チャネル形成用の活性層として
レーザ照射されたｐｏｌｙ−Ｓｉ（１０７）が３０ｎｍ
形成されている。活性層形成時のレーザの照射は、活性
層の堆積後パターニング前に行われた。照射レーザの強
度は３６０ｍＪ／ｃｍ2 であり、照射後の活性層、支持
基体への損傷はなかった。この後、ゲート絶縁層（１０
８）、ゲート電極（１０９）を形成して薄膜トランジス
タが出来あがる。また比較のためにレーザ遮蔽層を形成
することなくこの強度での照射を行った。その結果、支
持基体の損傷がみられたことから、遮蔽層の効果が確認
された。このようにして形成された図１の薄膜トランジ
スタは、支持基体が有するアルカリ金属などの不純物元
素のチャネルへの拡散も抑制され、電界効果電子移動度
１２０ｃｍ2 ／Ｖｓ，スレッシュホルド電圧４．１Ｖと
良好な特性を示した。本実施例に示す薄膜トランジスタ
は、ＬＣＤ等に応用する場合においても、トランジスタ
部以外の遮蔽層がエッチングなどで取り除かれるため、
画素部などの光透過性を必要とする部分の形成も可能で
ある。
【０００９】図２は請求項２に示す薄膜トランジスタの
一実施例である。以下にその製造工程について示す。バ
リウムホウ珪酸ガラス基板（１０１）上にＳｉＯ2 層
（１０２）を堆積し、その上にＭｏＳｉを積層する。ソ
ース・ドレイン電極（１０５）を形成すべくＭｏＳｉ層
のパターニングが行われるが、この時同時にチャネル部
となるべき位置にＭｏＳｉ層（１０３）をパターニング
する。チャネルとの絶縁性を保つためにＳｉＯ2 （２０
３）を積層し、ソース・ドレイン部にのみコンタクトホ
ールをあけ、Ｐをドープした低抵抗多結晶Ｓｉ層（２０
５）を形成し、ＭｏＳｉ層（１０５）と共にソース・ド
レイン電極とする。この時上記低抵抗多結晶Ｓｉ層（２
０５）がＭｏＳｉ層（１０５）と（１０３）との間隙上
にオーバラップするように形成する。この後、活性層
（１０７）、ゲート絶縁層（１０８）、ゲート電極（１
０９）を形成して薄膜トランジスタができ上る。
一実施例である。以下にその製造工程について示す。バ
リウムホウ珪酸ガラス基板（１０１）上にＳｉＯ2 層
（１０２）を堆積し、その上にＭｏＳｉを積層する。ソ
ース・ドレイン電極（１０５）を形成すべくＭｏＳｉ層
のパターニングが行われるが、この時同時にチャネル部
となるべき位置にＭｏＳｉ層（１０３）をパターニング
する。チャネルとの絶縁性を保つためにＳｉＯ2 （２０
３）を積層し、ソース・ドレイン部にのみコンタクトホ
ールをあけ、Ｐをドープした低抵抗多結晶Ｓｉ層（２０
５）を形成し、ＭｏＳｉ層（１０５）と共にソース・ド
レイン電極とする。この時上記低抵抗多結晶Ｓｉ層（２
０５）がＭｏＳｉ層（１０５）と（１０３）との間隙上
にオーバラップするように形成する。この後、活性層
（１０７）、ゲート絶縁層（１０８）、ゲート電極（１
０９）を形成して薄膜トランジスタができ上る。
【００１０】ソース・ドレイン電極層と同時にＭｏＳｉ
層（１０３）及び、低抵抗多結晶Ｓｉ層（２０５）を上
記のように形成することでレーザ遮蔽層（１０３）が形
成され、活性層（１０７）のレーザアニール時において
も、レーザの透過成分が完全に遮蔽された。その結果、
ガラス基板（１０１）が加熱されることなくレーザアニ
ールが行われた。併せて、ソース・ドレイン電極層とレ
ーザ遮蔽層（１０３）を同時に形成することで製造工程
増加が抑制されながらも、遮蔽層（１０３）の導入が行
われた。
層（１０３）及び、低抵抗多結晶Ｓｉ層（２０５）を上
記のように形成することでレーザ遮蔽層（１０３）が形
成され、活性層（１０７）のレーザアニール時において
も、レーザの透過成分が完全に遮蔽された。その結果、
ガラス基板（１０１）が加熱されることなくレーザアニ
ールが行われた。併せて、ソース・ドレイン電極層とレ
ーザ遮蔽層（１０３）を同時に形成することで製造工程
増加が抑制されながらも、遮蔽層（１０３）の導入が行
われた。
【００１１】
【発明の効果】本発明の薄膜トランジスタは、支持基体
上にレーザの遮蔽層を有し、支持基体の損傷，不純物元
素の拡散が防止されるため、常に良好な特性を有する。
上にレーザの遮蔽層を有し、支持基体の損傷，不純物元
素の拡散が防止されるため、常に良好な特性を有する。
【００１２】本発明の製造方法は、ソース・ドレイン電
極層の形成と遮蔽層の形成を同時に行うため、支持基体
が高温に晒されることなく製造工程の簡易化が可能とな
り、スループットが向上するという効果を有する。
極層の形成と遮蔽層の形成を同時に行うため、支持基体
が高温に晒されることなく製造工程の簡易化が可能とな
り、スループットが向上するという効果を有する。
【図１】本発明の一実施例の断面図。
【図２】本発明の製造方法により作られた薄膜トランジ
スタの断面図。
スタの断面図。
１０１ 支持基体 １０２ 下地層 １０３ 遮蔽層 １０４ 絶縁保護層 １０５ ソース・ドレイン電極層（ＭｏＳｉ） １０６ ソース・ドレイン電極層（多結晶Ｓｉ） １０７ 活性層 １０８ ゲート絶縁膜 １０９ ゲート電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 29/78 ６１９Ｂ (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01L 29/786 G02F 1/136 500 H01L 21/20 H01L 21/268 H01L 21/336
Claims (1)
- 【請求項１】 基板上に、ソース・ドレイン電極層、チ
ャネルを形成する活性層、絶縁層、ゲート電極層が順次
積層形成する工程と、上記活性層にレーザを照射する工
程とを少くとも具備した順スタガ型薄膜トランジスタの
製造方法において、基板上部かつ活性層下部に上記レー
ザの透過成分を減少させ得る遮蔽層を前記ソース・ドレ
イン電極層の形成と同時に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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1800992A JP2871262B2 (ja) | 1992-02-04 | 1992-02-04 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1800992A JP2871262B2 (ja) | 1992-02-04 | 1992-02-04 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05235358A JPH05235358A (ja) | 1993-09-10 |
| JP2871262B2 true JP2871262B2 (ja) | 1999-03-17 |
Family
ID=11959683
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1800992A Expired - Lifetime JP2871262B2 (ja) | 1992-02-04 | 1992-02-04 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2871262B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5567958A (en) * | 1995-05-31 | 1996-10-22 | Motorola, Inc. | High-performance thin-film transistor and SRAM memory cell |
| US6774397B2 (en) | 2000-05-12 | 2004-08-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device |
-
1992
- 1992-02-04 JP JP1800992A patent/JP2871262B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05235358A (ja) | 1993-09-10 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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