JP5282086B2 - 薄膜トランジスタの製造方法、薄膜トランジスタ - Google Patents
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Description
近年では、TFTや配線膜が益々微細化されており、そのため、低抵抗の配線膜を得るために、銅を主成分とする配線膜が用いられている。
本発明は薄膜トランジスタの製造方法であって、Alを、前記銅合金ターゲットに5原子%以上30原子%以下の割合で含有させる薄膜トランジスタの製造方法である。
本発明は薄膜トランジスタの製造方法であって、前記酸化性ガスにはO2ガスを用い、前記O2ガスは前記スパッタリングガス100体積部に対し、0.1体積部以上15体積部以下の範囲で含有させる薄膜トランジスタの製造方法である。
本発明は薄膜トランジスタの製造方法であって、前記酸化性ガスにはCO2ガスを用い、前記CO2ガスは前記スパッタリングガス100体積部に対し、0.2体積部以上30体積部以下の範囲で含有させる薄膜トランジスタの製造方法である。
本発明は薄膜トランジスタの製造方法であって、前記酸化性ガスには、H2Oガスを用い、前記H2Oガスは前記スパッタリングガス100体積部に対し、0.1体積部以上15体積部以下の範囲で含有させる薄膜トランジスタの製造方法である。
本発明は、処理対象物上に形成されたゲート電極と、前記ゲート電極上に形成されたゲート絶縁層と、前記ゲート絶縁層上に形成された半導体層と、前記半導体層上に形成され、シリコンを含み、分離されている第一、第二オーミックコンタクト層と、前記第一、第二オーミックコンタクト層上にそれぞれ形成されたソース電極とドレイン電極と、を有する逆スタガー型の薄膜トランジスタであって、前記ソース電極と前記ドレイン電極は、前記第一、第二オーミックコンタクト層との接触面に、Alと、酸素とを含有する銅合金を含む密着層を有し、前記密着層よりも銅の含有率が高く、前記密着層よりも低抵抗の金属低抵抗層が、前記密着層上に配置された薄膜トランジスタである。
本発明は薄膜トランジスタであって、前記第一、第二オーミックコンタクト層は、n型半導体層である薄膜トランジスタである。
本発明は薄膜トランジスタであって、前記密着層に含有される金属中、Alは5原子%以上30原子%以下の割合で含有された薄膜トランジスタである。
10……処理対象物
12……ゲート電極
16……シリコン層
18……n型シリコン層
20a、20b……金属配線膜
27……ソース電極膜
28……ドレイン電極膜
31……ソース領域
32……ドレイン領域
51……密着層
52……金属低抵抗層
111……銅合金ターゲット
112……純銅ターゲット
処理対象物10を説明すると、該処理対象物10は、ガラス等から成る透明基板11を有しており、透明基板11上には、ゲート電極12と画素電極13が離間して配置されている。
成膜装置100は、搬出入室102と、第一の成膜室103aと、第二の成膜室103bとを有している。搬出入室102と第一の成膜室103aの間と、第一の成膜室103aと第二の成膜室103bの間は、ゲートバルブ109a、109bを介してそれぞれ接続されている。
次いで、搬出入室102と大気の間の扉を開け、搬出入室102の内部に処理対象物10を搬入し、扉を閉じ、搬出入室102の内部を真空排気した後、ゲートバルブ109aを開け、処理対象物10を第一の成膜室103aの内部に移動させ、基板ホルダ108に保持させる。
第一、第二の成膜室103a、103bにはガス導入系105a、105bがそれぞれ接続されており、第一の成膜室103aの内部を真空排気しながらガス導入系105aからスパッタリングガスと酸化性ガスを導入し、銅合金ターゲット111をスパッタリングすると、銅合金ターゲット111の構成材料から成るスパッタリング粒子がn型シリコン層18の表面に到達し、n型シリコン層18と接触した密着層が形成される。
酸化性ガスはAlを酸化させ、Alの酸化物を生成するガスであり、銅合金ターゲット111がスパッタリングされると、処理対象物10の表面には、銅を主成分とし、Alの酸化物が含有された密着層が形成される。
金属配線膜20aのゲート電極12上に位置する部分の表面にレジスト膜を配置し、金属配線膜20aと、n型シリコン層18と、シリコン層16とから成る積層膜をエッチングし、積層膜のレジスト膜で覆われていない部分を除去する。
次に、図1(d)に示すように、金属配線膜20b上にパターニングしたレジスト膜22を配置し、レジスト膜22の開口24の底面に、金属配線膜20bの表面が露出させた状態で、リン酸・硝酸・酢酸の混合液、硫酸・硝酸・酢酸の混合液、又は塩化第二鉄の溶液等のエッチング液に浸漬すると、金属配線膜20bの露出部分がエッチングされ、金属配線膜20bがパターニングされる。
このパターニングによって、金属配線膜20bのゲート電極12上の部分に底面にn型シリコン層18が露出する開口24が形成され、金属配線膜20bは開口24によって分離され、図1(e)に示すように、ソース電極膜27とドレイン電極膜28が形成され、本発明のトランジスタ5が得られる。
n型シリコン層18に形成された開口24はゲート電極12の上方に位置しており、開口25によって、n型シリコン層18は、ソース領域31とドレイン領域32に分離される(図1(f))。
ポリシリコンのエッチングガスとしては、例えばCl2、Cl2+HBr、Cl2+O2、CF4+O2、SF6、Cl2+N2、Cl2+HCl、HBr+Cl2+SF6等がある。
スパッタリングガスはArに限定されず、Ar以外にもNe、Xe等を用いることもできる。
水素ガスプラズマ処理は、水素ガス流量500sccm、圧力200Pa、基板温度250℃、パワー300W、時間60秒である。
上記各実験では、スパッタリングガスはアルゴンガス、酸化性ガスは酸素ガス、スパッタリング雰囲気中のスパッタリングガス分圧は0.4Paである。
観察結果を下記表1(酸化性ガスが酸素ガスの場合)と、表2(酸化性ガスがCO2の場合)と、表3(酸化性ガスがH2Oガスの場合)中に「バリア性」として示す。拡散が観察されたものを「×」、観察されなかったものを「○」と記載した。
また、酸化性ガスはアルゴンガス100体積部の導入量に対し、0.1体積部以上30体積部以下の範囲で導入すればよいことがわかる。
なお、密着層51はシリコンやシリコン酸化物との密着性の他、金属低抵抗層52との密着性が高い方が望ましいので、本発明の密着層51は金属低抵抗層52の成分である銅を50%以上含有する。
Claims (8)
- 処理対象物上にゲート電極を形成する工程と、
前記ゲート電極上にゲート絶縁層を形成する工程と、
前記ゲート絶縁層上に半導体層を形成する工程と、
前記半導体層上にシリコンを含むオーミックコンタクト層を形成する工程と、
前記オーミックコンタクト層上に金属配線膜を形成する工程と、
前記オーミックコンタクト層と前記金属配線膜をパターニングして、第一、第二オーミックコンタクト層と、ソース電極とドレイン電極とを形成する工程とを有する逆スタガー型の薄膜トランジスタの製造方法であって、
前記金属配線膜を形成する工程は、真空雰囲気中で、Alと銅とを含有する銅合金ターゲットを、スパッタリングガスと酸化性ガスを含むガスを導入してスパッタリングし、前記オーミックコンタクト層上に、銅とAlと酸素とを含有する密着層を形成する工程と、前記密着層を形成した後、前記密着層よりも銅の含有率が高く、前記密着層よりも低抵抗の金属低抵抗層を前記密着層上に形成する工程と、を含む薄膜トランジスタの製造方法。 - Alを、前記銅合金ターゲットに5原子%以上30原子%以下の割合で含有させる請求項1記載の薄膜トランジスタの製造方法。
- 前記酸化性ガスにはO2ガスを用い、前記O2ガスは前記スパッタリングガス100体積部に対し、0.1体積部以上15体積部以下の範囲で含有させる請求項1又は請求項2のいずれか1項記載の薄膜トランジスタの製造方法。
- 前記酸化性ガスにはCO2ガスを用い、前記CO2ガスは前記スパッタリングガス100体積部に対し、0.2体積部以上30体積部以下の範囲で含有させる請求項1又は請求項2のいずれか1項記載の薄膜トランジスタの製造方法。
- 前記酸化性ガスには、H2Oガスを用い、前記H2Oガスは前記スパッタリングガス100体積部に対し、0.1体積部以上15体積部以下の範囲で含有させる請求項1又は請求項2のいずれか1項記載の薄膜トランジスタの製造方法。
- 処理対象物上に形成されたゲート電極と、
前記ゲート電極上に形成されたゲート絶縁層と、
前記ゲート絶縁層上に形成された半導体層と、
前記半導体層上に形成され、シリコンを含み、分離されている第一、第二オーミックコンタクト層と、
前記第一、第二オーミックコンタクト層上にそれぞれ形成されたソース電極とドレイン電極と、を有する逆スタガー型の薄膜トランジスタであって、
前記ソース電極と前記ドレイン電極は、前記第一、第二オーミックコンタクト層との接触面に、Alと、酸素とを含有する銅合金を含む密着層を有し、
前記密着層よりも銅の含有率が高く、前記密着層よりも低抵抗の金属低抵抗層が、前記密着層上に配置された薄膜トランジスタ。 - 前記第一、第二オーミックコンタクト層は、n型半導体層である請求項6に記載の薄膜トランジスタ。
- 前記密着層に含有される金属中、Alは5原子%以上30原子%以下の割合で含有された請求項6又は請求項7のいずれか1項記載の薄膜トランジスタ。
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