JPH02184076A - 薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、等倍イメージセンサや液晶装置等に使用され
る薄膜トランジスタの製造方法に関する。

［従来の技術］ 絶縁基体、例えば、石英基板を基体として薄膜トランジ
スタを製造する場合、石英基板上に非晶質シリコン膜を
堆積し、その後、この非晶質シリコン膜を多結晶シリコ
ン膜化することが行われる。

ここに、従来、非晶質シリコン膜を多結晶シリコン膜化
する方法として、溶融再結晶化法、即ち、非晶質シリコ
ン膜を加熱・溶融して再結晶化させる方法やアニール固
相成長法、即ち、アニールによって固相成長させる方法
が用いられていた。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、溶融再結晶化法による場合には、シリコ
ンの粒径を比較的大きくすることが可能であるが、大面
積を均一に処理することが難しく、均一特性を有する薄
膜トランジスタを製造することができないという問題点
があった。

また、アニール固相成長法による場合には、大面積と均
一に処理することが可能であるが、処理に長時間を要す
るという問題点があった。特に、例えば、等倍イメージ
センサ駆動用の薄膜トランジスタにあっては、シリコン
の粒径を３　、０ＯＯＡとする多結晶シリコン膜を形成
すれば足りるにも拘らず、このアニール固相成長法によ
る場合には、シリコン粒径を３，０ＯＯＡとするのに４
０時間もかかり、このことがスループットを低下させる
要因になっていた。

本発明は、かかる点に鑑み、多結晶シリコン膜を半導体
材料とする薄膜トランジスタをスルーブット良く製造で
きるようにすることを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明による薄膜トランジスタの製造方法は、その構成
要素を実施例図面に対応させて説明すると、絶縁基体１
上に非晶質シリコン膜２を形成した後、熱酸化を施して
、非晶質シリコン膜２を多結晶シリコン膜３と成す工程
を含むものである。

［作用］ 非晶質シリコン膜２に熱酸化を施すことによって固相成
長を進行させることができるが、この熱酸化による固相
成長によって非晶質シリコンＪＩＩ２を多結晶シリコン
膜３と成す場合には、アニール固相成長法による場合に
比較して、非常に短い時間で非晶質シリコン膜２の多結
晶シリコン膜化を達成することができる。

また、熱酸化の際、多結晶シリコン１１１３の表面に熱
酸化膜４が形成されるが、この熱酸化膜４はゲート酸化
膜６を形成するのに利用することができる。

［実施例コ 以下、第１図及び第２図を参照して、本発明の一実施例
につき説明する。

先ず、第１図Ａに示すように、石英基板１を用意し、表
−１に示す条件の下に、減圧ＣＶＤを実行して、石英基
板１の表面に非晶質シリコンＩｆ！２を堆積する。

表−１ 次に、非晶質シリコン膜２を所定形状にパターニングし
た後、流速１０５１ｍ　、１０００℃の乾燥酸素ガス雰
囲気中で２時間かけて熱酸化を行う。このようにすると
、非晶質シリコン膜２の多結晶シリコン膜化が進行して
、第１図Ｂに示すように、多結晶シリコン膜３が形成さ
れると共に多結晶シリコン膜３の表面に５ｉ０２層４が
形成される。ここに、多結晶シリコン膜３中のシリコン
の粒径は、第２図に示すように、非晶質シリコン膜２の
成膜温度に応じて１，０００〜３．０００Ａ程度となる
。

ちなみに、アニール固相成長法によって同様の大きさの
粒径を得ようとすると、非晶質シリコン膜２を６００℃
の窒素ガス雰囲気中で３０時間、その後、更に続けて、
１０００℃の窒素ガス雰囲気中で１０時間のアニールを
実行しなければならない。

次に、第１図Ｃに示すように、５ｉ０２層４上にゲート
電極形成用の多結晶シリコン膜５を形成した後、この多
結晶シリコン膜５にｎ型不純物をドープして低抵抗化し
、その後、多結晶シリコン膜５及び５ｉ０２層４に対し
、順次に選択的エツチングを行い、ゲート酸化膜６及び
ゲート電極７を形成する。

次に、第１図りに示すように、表面全域にボロンガラス
（ＢＳＧ）膜８を形成し、９５０℃で３０分間加熱して
、ボロンＢを多結晶シリコン膜３に熱拡散させてソース
・ドレンン拡散層９及び１０を形成する。

次に、第１図Ｅに示すように、ＢＳＧＩＩ！８を除去し
た後、９２５°Ｃの酸素雰囲気中で２５分間の加熱を行
い、熱酸化による５ｉ０２膜１１を形成し、続いて、表
面全域に層間絶縁膜１２を形成する。

次に、第１図Ｆに示すように、層間絶縁膜１２から５ｉ
０２膜１１に互ってコンタクトホール１３及び１４を形
成し、これらコンタクトホール１３及び１４を介してア
ルミニウム電極層１５及び１６を形成した後、シンター
処理を行い、続いて、温度：３００°Ｃ５圧カニ　０．
５ｔｏｒｒ　、出カニ　ＩＫＩＩＩ　、時間：４０分の
条件の下にプラズマ水素処理を実行する。

ここに、Ｐチャネルの薄膜トランジスタを得ることがで
きる。

表−２は、本実施例により製造した薄膜トランジスタの
特性を比較例とともに示すものである。

表−２ この比較例は、非晶質シリコン膜２を６００℃の窒素ガ
ス雰囲気中で３０時間、その後、更に続けて、１０００
℃の窒素ガス雰囲気中で１０時間のアニールを実行した
後、本実施例と同様な工程を経て製造した薄膜トランジ
スタである。尚、表−２において、ｒｏｓは、ドレイン
・ソース間電圧ＶＯｇを−５［Ｖ］　、ゲート電圧■。

を−１７［Ｖ］とした場合のドレイン・ソース間電流で
あり、また、Ｉ　ＯＦＦは、トレイン・ソース間電圧■
Ｄｓを−５［Ｖ］、ゲート電圧ＶＧを０［■］とした場
合のドレイン・ソース間電流である。

この表−２から明らかなように、本実施例においても、
アニール固相成長法によって多結晶シリコン膜を形成し
、この多結晶シリコン膜を半導体材料として製造した薄
膜トランジスタとほぼ同一特性を有する薄膜トランジス
タを得ることができる。そして、本実施例によれば、非
晶質シリコンＷＡ２の多結晶シリコン膜化を図るのに、
２時間の熱酸化を行えば足りる。

また、本実施例によれば、ゲート酸化膜６は、多結晶シ
リコン膜３を形成する際の熱酸化により形成された５ｉ
０２層４を利用して形成できるので、その分、製造工程
数を低減化することもできる。

したがって、本実施例によれば、スループットが向上し
、その価格の低減化を図ることができるという効果が得
られる。

［発明の効果］ 本発明によれば、絶縁基体上に非晶質シリコン膜を形成
した後、熱酸化を施して、非晶質シリコン膜を多結晶シ
リコン膜と成す工程を採用したことにより、アニールに
よる固相成長法による場合に比較して、非常に短い時間
で非晶質シリコン膜の多結晶シリコン脱化を達成するこ
とができると共に多結晶シリコン膜を形成する際に形成
される熱酸化膜を利用してゲート酸化膜を形成できるの
で、スループットが向上し、価格の低減化を図ることが
できるという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による薄膜トランジスタの製造方法の一
実施例を示す断面図、第２図は非晶質シリコン膜の成膜
温度と多結晶シリコン膜中のシリコンの粒径との関係を
示す図である。 １・・・石英基板 ２・・・非晶質シリコン膜 ３・・・多結晶シリコン膜 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 絶縁基体上に非晶質シリコン膜を形成した後、熱酸化を
   施して、上記非晶質シリコン膜を多結晶シリコン膜と成
   す工程を含む薄膜トランジスタの製造方法。