JPH05326938A - 薄膜トランジスタおよびその製造方法 - Google Patents

薄膜トランジスタおよびその製造方法

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JPH05326938A
JPH05326938A JP13046192A JP13046192A JPH05326938A JP H05326938 A JPH05326938 A JP H05326938A JP 13046192 A JP13046192 A JP 13046192A JP 13046192 A JP13046192 A JP 13046192A JP H05326938 A JPH05326938 A JP H05326938A
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JP
Japan
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thin film
film
source
film transistor
insulating film
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Pending
Application number
JP13046192A
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English (en)
Inventor
Yasuhiro Uemoto
康裕 上本
Eiji Fujii
英治 藤井
Tatsuo Otsuki
達男 大槻
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electronics Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 水素化処理によるソース・ドレイン領域の配
線抵抗の増加とトランジスタ特性の劣化を抑制した薄膜
トランジスタおよびその製造方法を提供する。 【構成】 絶縁膜2上に形成されたゲート電極3が能動
層となるチャネル領域7の下部に位置する逆スタガ型薄
膜トランジスタにおいて、半導体薄膜のソース・ドレイ
ン領域6をシリコン酸化膜に比較して水素透過性の小さ
い絶縁体膜8で覆うことにより、または半導体薄膜のソ
ース・ドレイン領域6の膜厚を厚膜化してチャネル領域
7の膜厚のみを薄膜化することにより、水素化処理によ
るソース・ドレイン領域6における配線抵抗の増加を抑
制でき、特性の優れた薄膜トランジスタを得ることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、基板面に被着した絶縁
膜上に形成した薄膜トランジスタのうち、特に能動層と
なる半導体薄膜の下部にゲ−ト電極が位置する逆スタガ
型薄膜トランジスタおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】薄膜トランジスタは、高性能SRAMメ
モリセルの負荷素子、ラッチアップフリーのCMOS回
路、液晶表示装置のアクティブマトリクス素子等などへ
幅広い用途の拡大をしつつある。
【0003】以下、従来の薄膜トランジスタを図8(断
面模式図)を参照しながら説明する。図8に示す薄膜ト
ランジスタはそれぞれシリコン基板1、その上にやや厚
く形成した二酸化シリコンよりなる絶縁膜2、ポリシリ
コンよりなるゲート電極3、ゲート絶縁膜4、ポリシリ
コンよりなる半導体薄膜能動層のうちのソース・ドレイ
ン領域6およびチャネル領域7、層間絶縁膜9、電極1
0およびパッシベーション膜11より構成されている。
この薄膜トランジスタを水素を含むガス雰囲気中または
水素含有量の多い絶縁膜で覆って熱処理することによ
り、そのチャネル領域7の結晶欠陥の回復とそれに伴う
電気的特性の向上が図られている。能動層となる半導体
薄膜のうちチャネル領域7において、ゲ−ト電界の印加
により特性の優れた薄膜トランジスタ動作を得るには、
チャネル部7のポリシリコンを薄膜化する必要がある。
また、この能動層となる半導体薄膜のうちソ−ス・ドレ
イン領域においては、厚膜化するとともにボロンなどの
アクセプタ不純物の添加により高い導電性を得ることが
必要とされている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の薄膜トラン
ジスタの構成では、電気的特性の向上のために水素化処
理を行っているが、その際にソース・ドレイン領域に添
加したボロン等の不純物が水素と結合することによって
電気的に中性化されるため、ソース・ドレイン領域の配
線抵抗の増加が生じるためトランジスタ特性が劣化し、
特にPチャネル型の場合には劣化が顕著になるという課
題があった。
【0005】本発明は上記課題の解決を目的とし、水素
化処理によるソース・ドレイン領域の配線抵抗の増加の
抑制とそれに伴うトランジスタ特性の劣化を防止し、特
性の優れた薄膜トランジスタとその製造方法の提供を目
的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の薄膜トランジスタでは、半導体薄膜のソース
・ドレイン領域をシリコン酸化膜に比較して水素透過性
の小さな絶縁体膜で覆うものであり、またはソース・ド
レイン領域の半導体薄膜の膜厚を厚膜化するとともにチ
ャネル領域のみを薄膜化するものである。
【0007】
【作用】上記の手段によれば、薄膜トランジスタのソー
ス・ドレイン領域をシリコン酸化膜に比較して水素透過
性の小さな絶縁体膜で覆うことによりソース・ドレイン
領域への水素の侵入を抑制でき、水素化処理におけるボ
ロンなどアクセプタ不純物の電気的な中性化を抑制でき
る。すなわち、ソース・ドレイン領域の配線抵抗の増加
とそれによるトランジスタ特性の劣化を防止することが
できる。
【0008】またソース・ドレイン領域の半導体薄膜の
膜厚を厚膜化し、かつチャネル領域のみを薄膜化するこ
とにより、水素化処理によるソース・ドレイン領域の配
線抵抗の増加を低減し、それによりトランジスタ特性の
劣化を防止することができる。
【0009】さらに本発明によれば、簡単なプロセスの
変更により優れた特性を有する薄膜トランジスタを安定
して製造することができる。
【0010】
【実施例】本発明の実施例における薄膜トランジスタを
図1(断面模式図)および図2(製造工程図)を参照に
して説明する。
【0011】図1において、本発明の薄膜トランジスタ
はシリコン窒化膜8がチャネル領域7以外のポリシリコ
ン薄膜を覆っている点を除いて従来例と同じであるの
で、従来例と異なる点のみを説明する。
【0012】製造方法は以下の通りである。まずシリコ
ン基板1上に熱酸化によって膜厚1μm程度の厚いシリ
コン酸化膜よりなる絶縁膜2を形成する。次にポリシリ
コン膜を形成し、これに不純物添加を行った後パターニ
ングによりポリシリコンよりなるゲート電極3を形成す
る。さらに化学気相成長法(CVD法ともいう)または
熱酸化法により、膜厚20〜100nmのシリコン酸化膜
あるいはシリコン窒化膜からなるゲ−ト絶縁膜4を形成
する。続いて、例えばシラン(SiH4)もしくはジシラ
ン(Si26 )をガス源として減圧CVD法(LPCV
D法ともいう)により、膜厚20〜50nm程度のポリシ
リコン薄膜5(アモルファスシリコン膜を使ってもよ
い)を形成する。ポリシリコン薄膜5の代わりにアモル
ファスシリコン膜を使用する場合は、必要に応じて例え
ば窒素ガス雰囲気中において約600℃程度の低温アニ
ールを行いアモルファスシリコンをポリシリコン化する
処理が必要である。
【0013】ポリシリコン薄膜5を形成したあと、ソー
ス・ドレイン領域6に導電性を持たせるためにボロン、
リン等の不純物を添加したのちポリシリコン薄膜5のチ
ャネル領域7、ソース・ドレイン領域6を残し、それ以
外の部分を除去する。そのあと減圧CVD法によって、
例えば基板温度790℃、原料ガスの流量としてSiH2
Cl2を80sccm、NH3を320sccm流して化
学量論的組成を持つSix1-x(0.4<x<0.4
5)を満たし、かつ水素透過性がシリコン酸化膜よりも
小さな膜厚20nm以上のシリコン窒化膜8によりウエハ
全面を被覆する。このシリコン窒化膜8のうち、薄膜ト
ランジスタのチャネル領域7を被覆している部分をパタ
−ニングにより除去する。層間絶縁膜9としては、膜厚
300〜700nm程度のシリコン酸化膜を常圧CVD法
により形成し、さらに熱処理を行ったのちこの層間絶縁
膜9に対してコンタクトホ−ルを形成し、アルミニウム
のスパッタ蒸着とパタ−ニングにより電極10を形成す
る。水素を含む雰囲気中で電極10の合金化処理を行っ
た後、シリコン窒化膜からなるパッシベ−ション膜11
をプラズマCVD法により堆積し、最後に水素を含む雰
囲気中で400℃〜450℃で30〜60分間のシンタ
ー処理を行い、薄膜トランジスタを完成する。
【0014】以上のようにポリシリコン薄膜よりなるソ
−ス・ドレイン領域6を形成したのち、このソ−ス・ド
レイン領域6の表面をシリコン酸化膜よりも水素透過性
の小さな絶縁体膜8で被覆することにより、電極10の
合金化処理およびパッシベ−ション膜の形成後の水素化
処理においてソース・ドレイン領域6への水素の透過を
抑制し、特にPチャネル型薄膜トランジスタのソ−ス・
ドレイン領域6中のアクセプタ不純物が水素と結合する
ことによる不純物の電気的中性化およびそれに伴うソ−
ス・ドレイン配線の高抵抗化が引き起こす薄膜トランジ
スタの電気的特性の劣化を抑制している。
【0015】なお、ポリシリコン膜を被覆するシリコン
窒化膜の膜厚の効果を図3により説明する。すなわち、
本発明の水素処理後のポリシリコン膜のシ−ト抵抗の値
は被覆するシリコン窒化膜の膜厚により変化し、図から
明かなようにシ−ト抵抗の高抵抗化を抑制するには20
nm以上の膜厚の選定を必要とするものである。
【0016】また、本発明の他の実施例における薄膜ト
ランジスタを図4の断面模式図および図5の製造工程図
に示す。この薄膜トランジスタの製造方法は以下の通り
である。先の実施例(図1および図2で示したもの)と
異なる点は、ソ−ス・ドレイン領域6の半導体薄膜の膜
厚を水素化処理による高抵抗化の影響が無視できる程度
に厚膜化し、かつ、チャネル領域7の膜厚のみを所望の
電気的特性が得られる程度に薄膜化する点である。すな
わち、図5(d)に示すように絶縁体膜8をマスクにし
てチャネル領域7の半導体薄膜の厚みを薄くする工程を
追加する点が異なっている。
【0017】この実施例の結果において、水素化処理前
後におけるシ−ト抵抗のポリシリコン膜の膜厚依存性を
図6に示し、同じく薄膜トランジスタのドレイン電流の
ポリシリコン膜の膜厚依存性を図7に示す。図から明ら
かなように、本発明の他の実施例においてはソ−ス・ド
レイン領域6の半導体薄膜5を構成するポリシリコンの
膜厚は40nm以上を必要とし、チャネル領域7における
ポリシリコンの膜厚は40nm以下とすることが必要であ
る。
【0018】この工程は、半導体薄膜としてポリシリコ
ン薄膜を使用した場合には40℃〜80℃程度に加熱さ
れた過酸化水素水とアンモニア水との混合液によるエッ
チングにより、またはHF:H20:HNO3(3:8
0:200)の混合液によるエッチングにより、あるい
はCF4、HBrなどのガスプラズマを用いたドライエッ
チングなどにより行う。
【0019】以上の説明においてはチャネル領域7を薄
く加工するにあたって、絶縁体膜8をマスク材として用
いる例を示したが、この絶縁体膜8に求められる性能は
マスク材としての性能であり、水素の透過性については
問題ではない。また、マスク材としては絶縁体膜である
必要はなく、マスクとしての性能を示す材料であればよ
く、フォトレジストであっても良いことは言うまでもな
い。
【0020】本発明における薄膜トランジスタの製造方
法は、簡単なプロセス追加により再現性良く優れた電気
的特性を有する薄膜トランジスタを得ることができる。
【0021】なお、以上の実施例においてはシリコン基
板1上の膜厚1μm程度の厚い酸化シリコンよりなる絶
縁膜2上に薄膜トランジスタを形成したが、シリコン基
板1上にMOSトランジスタを形成したのち、この上に
層間絶縁膜を被着する工程に引き続いて薄膜トランジス
タを形成することによっても同様の特性の薄膜トランジ
スタを得られることは言うまでもない。
【0022】また、本実施例においては水素化処理の方
法として、水素を含む雰囲気中における熱処理あるいは
水素含有量の多い絶縁膜による被覆ののちに熱処理する
方法を示したが、活性化された水素としての水素ガスプ
ラズマの中において熱処理を行う場合においても同様に
薄膜トランジスタの電気的特性を向上させる効果を得る
ことができることは言うまでもない。
【0023】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
薄膜トランジスタにおいてはポリシリコンよりなる半導
体薄膜のソース・ドレイン領域をシリコン酸化膜に比較
して水素透過性の小さな絶縁体膜で覆うことにより、ま
たはポリシリコンよりなる半導体薄膜の膜厚を厚膜化
し、かつチャネル領域の膜厚のみを薄膜化することによ
り、水素化処理に際してPチャネル型のソース・ドレイ
ン領域に生ずるボロンなどのアクセプタ不純物の中性化
に基づく高抵抗化を抑制することができるため水素化処
理における電気的特性の劣化を防止するのに有効であ
り、また簡単なプロセスの変更により再現性よく優れた
電気的特性を有する薄膜トランジスタを製造することが
できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例における薄膜トランジスタの
構造を示す断面模式図
【図2】同薄膜トランジスタの製造工程図
【図3】水素化処理後のポリシリコン膜のシ−ト抵抗の
ポリシリコン膜を被覆するシリコン窒化膜の膜厚依存性
を示す図
【図4】本発明の他の実施例における薄膜トランジスタ
の断面模式図
【図5】同薄膜トランジスタの製造工程図
【図6】水素化処理後のポリシリコン膜のシ−ト抵抗の
ポリシリコン膜厚依存性を示す図
【図7】薄膜トランジスタのドレイン電流のポリシリコ
ン膜厚依存性を示す図
【図8】従来の薄膜トランジスタの構造を示す断面模式
【符号の説明】
1シリコン基板(基板) 2絶縁膜 3ゲート電極 4ゲート絶縁膜 5半導体薄膜 6ソース・ドレイン領域 7チャネル領域 8シリコン窒化膜(シリコン酸化膜より水素透過性の小
さい絶縁体膜)

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板面に被着した絶縁膜上に形成されたゲ
    ート電極と、このゲート電極を覆うゲート絶縁膜と、こ
    のゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極と対向配置して
    能動層となる半導体薄膜を有する薄膜トランジスタにお
    いて、前記半導体薄膜の所定領域をシリコン酸化膜に比
    較して水素透過性の小さい絶縁体膜で覆ったことを特徴
    とする薄膜トランジスタ。
  2. 【請求項2】薄膜トランジスタの能動層となる半導体薄
    膜に不純物の添加によりソース・ドレイン領域となる所
    定領域を形成後、この半導体薄膜表面をシリコン酸化膜
    に比較して水素透過性の小さい絶縁体膜で覆う工程と、
    この絶縁体膜のうち所定領域以外の部分を除去する工程
    と、これらの工程を終了した基板を水素雰囲気中または
    シリコン酸化膜に比較して水素含有量の多い絶縁膜で覆
    って熱処理する工程とを有することを特徴とする薄膜ト
    ランジスタの製造方法。
  3. 【請求項3】基板面に被着した絶縁膜上に形成されたゲ
    ート電極と、このゲート電極を覆うゲート絶縁膜と、こ
    のゲート絶縁膜を介して前記ゲート電極と対向配置して
    能動層となる半導体薄膜を有し、前記半導体薄膜のうち
    ソ−ス・ドレイン領域とな部分の膜厚をそれ以外の部分
    の膜厚に比較して厚膜化した薄膜トランジスタにおい
    て、前記ソ−ス・ドレイン領域の膜厚を40nm以上とし
    たことを特徴とする薄膜トランジスタ。
  4. 【請求項4】薄膜トランジスタの能動層となる半導体薄
    膜のうちソ−ス・ドレイン領域を形成したのち、絶縁膜
    をマスクとしてチャネル領域の膜厚を薄くする工程を有
    することを特徴とする請求項3記載の薄膜トランジスタ
    の製造方法。
JP13046192A 1992-05-22 1992-05-22 薄膜トランジスタおよびその製造方法 Pending JPH05326938A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015510266A (ja) * 2012-02-06 2015-04-02 シリコン ソーラー ソリューションズ リミテッド ライアビリティ カンパニー 太陽電池及びその製作方法
US9960287B2 (en) 2014-02-11 2018-05-01 Picasolar, Inc. Solar cells and methods of fabrication thereof

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015510266A (ja) * 2012-02-06 2015-04-02 シリコン ソーラー ソリューションズ リミテッド ライアビリティ カンパニー 太陽電池及びその製作方法
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