JPH05335337A - 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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- JPH05335337A JPH05335337A JP16207492A JP16207492A JPH05335337A JP H05335337 A JPH05335337 A JP H05335337A JP 16207492 A JP16207492 A JP 16207492A JP 16207492 A JP16207492 A JP 16207492A JP H05335337 A JPH05335337 A JP H05335337A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 絶縁膜と半導体薄膜との界面に金属や重金属
などの不純物が存在しない高品質の薄膜トランジスタ
を、簡便なプロセスで製造する方法を提供する。 【構成】 アニール室１においてガラス基板上に多結晶
シリコン膜を形成したのち、このシリコン膜上にシリコ
ン酸化膜（ゲート絶縁膜）を形成する直前に、ガラス基
板をクリーニング室２に移動させ高純度の塩素ガス中で
レーザ光照射装置４によりＡｒＦエキシマレーザを照射
し、多結晶シリコン膜上の金属不純物を塩化物として除
去する。
などの不純物が存在しない高品質の薄膜トランジスタ
を、簡便なプロセスで製造する方法を提供する。 【構成】 アニール室１においてガラス基板上に多結晶
シリコン膜を形成したのち、このシリコン膜上にシリコ
ン酸化膜（ゲート絶縁膜）を形成する直前に、ガラス基
板をクリーニング室２に移動させ高純度の塩素ガス中で
レーザ光照射装置４によりＡｒＦエキシマレーザを照射
し、多結晶シリコン膜上の金属不純物を塩化物として除
去する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、絶縁基板上に薄膜トラ
ンジスタを形成する方法に関し、より詳しくは、信頼性
の高い高性能の薄膜トランジスタを製造する方法に関す
る。
ンジスタを形成する方法に関し、より詳しくは、信頼性
の高い高性能の薄膜トランジスタを製造する方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、液晶ディスプレイの大面積化が進
んでおり、その駆動方式もアクティブマトリックス方式
に移りつつある。大面積化のためにはディスプレイ基板
は安価なガラス基板が好ましく、また、アクティブマト
リックス方式では基板上に多数の薄膜トランジスタを形
成しなければならない。
んでおり、その駆動方式もアクティブマトリックス方式
に移りつつある。大面積化のためにはディスプレイ基板
は安価なガラス基板が好ましく、また、アクティブマト
リックス方式では基板上に多数の薄膜トランジスタを形
成しなければならない。
【０００３】そして、特開昭６２−１１９９７４号公報
は、ガラス基板にダメージのないプロセス温度で良好な
特性をもつ薄膜トランジスタを形成するために、ゲート
絶縁膜をより低温で形成可能なＣＶＤ法、プラズマＣＶ
Ｄ法、光ＣＶＤ法、プラズマ陽極酸化法などで形成した
後、トランジスタ領域の全部、又は一部にレーザ光を照
射して、下地ガラス基板等の前記基板を過熱変形させる
ことなしに、活性層（多結晶シリコン）と絶縁膜との界
面の特性を向上させようとしている。
は、ガラス基板にダメージのないプロセス温度で良好な
特性をもつ薄膜トランジスタを形成するために、ゲート
絶縁膜をより低温で形成可能なＣＶＤ法、プラズマＣＶ
Ｄ法、光ＣＶＤ法、プラズマ陽極酸化法などで形成した
後、トランジスタ領域の全部、又は一部にレーザ光を照
射して、下地ガラス基板等の前記基板を過熱変形させる
ことなしに、活性層（多結晶シリコン）と絶縁膜との界
面の特性を向上させようとしている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の従来技
術では、レーザ光の照射をゲート絶縁膜形成後に行うも
のであり、絶縁膜と半導体薄膜との界面には薄膜トラン
ジスタの電気特性や信頼性上問題となるアルカリ金属や
重金属などの物質が存在している場合がある。また、絶
縁膜形成前にウェットクリーニングなどで表面クリーニ
ングを行うとしても、基板面積大型化による使用薬品量
の増大、廃液処理の困難性、工程の自動化への要請か
ら、溶液を使うウェットクリーニングには不便な点があ
る。
術では、レーザ光の照射をゲート絶縁膜形成後に行うも
のであり、絶縁膜と半導体薄膜との界面には薄膜トラン
ジスタの電気特性や信頼性上問題となるアルカリ金属や
重金属などの物質が存在している場合がある。また、絶
縁膜形成前にウェットクリーニングなどで表面クリーニ
ングを行うとしても、基板面積大型化による使用薬品量
の増大、廃液処理の困難性、工程の自動化への要請か
ら、溶液を使うウェットクリーニングには不便な点があ
る。
【０００５】ウェットクリーニングに代る技術として、
ドライクリーニング法がある。このドライクリーニング
は、これまではプラズマやイオン照射を利用して行って
きたが、制御性は十分といえず、さらに、損傷や二次汚
染の問題がある。
ドライクリーニング法がある。このドライクリーニング
は、これまではプラズマやイオン照射を利用して行って
きたが、制御性は十分といえず、さらに、損傷や二次汚
染の問題がある。
【０００６】本発明は、上記の点を解決しようとするも
ので、その目的は絶縁膜と半導体薄膜との界面から金属
や重金属などの物質を除去し、信頼性の高い薄膜トラン
ジスタ特性を有する薄膜トランジスタを得ることができ
る薄膜トランジスタの製造方法を提供することにある。
ので、その目的は絶縁膜と半導体薄膜との界面から金属
や重金属などの物質を除去し、信頼性の高い薄膜トラン
ジスタ特性を有する薄膜トランジスタを得ることができ
る薄膜トランジスタの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板ダメージ
のないクリーニング法である紫外線照射による光クリー
ニングを絶縁膜形成直前に半導体薄膜表面に行なうこと
により上記の目的を達成し得ることを見出したことに基
づきなされたものである。
のないクリーニング法である紫外線照射による光クリー
ニングを絶縁膜形成直前に半導体薄膜表面に行なうこと
により上記の目的を達成し得ることを見出したことに基
づきなされたものである。
【０００８】すなわち、本発明の請求項１に記載の発明
は、少なくとも表面が絶縁物質である基板上に形成され
た半導体薄膜を活性層として有する薄膜トランジスタを
形成するにあたり、前記半導体薄膜上にゲート絶縁膜を
成膜する直前に、光エネルギーを用いて、前記半導体薄
膜上の不純物を除去することを特徴とする。
は、少なくとも表面が絶縁物質である基板上に形成され
た半導体薄膜を活性層として有する薄膜トランジスタを
形成するにあたり、前記半導体薄膜上にゲート絶縁膜を
成膜する直前に、光エネルギーを用いて、前記半導体薄
膜上の不純物を除去することを特徴とする。
【０００９】また、請求項２に記載の発明は、半導体薄
膜上の不純物が金属不純物である場合において、この金
属不純物を除去するための雰囲気ガスとしてハロゲンガ
スを使用することを特徴としている。
膜上の不純物が金属不純物である場合において、この金
属不純物を除去するための雰囲気ガスとしてハロゲンガ
スを使用することを特徴としている。
【００１０】さらに、請求項３に記載の発明は、半導体
薄膜上の不純物を除去するための光エネルギーとして、
波長が４００ｎｍ以下の紫外線を使用することを特徴と
する。
薄膜上の不純物を除去するための光エネルギーとして、
波長が４００ｎｍ以下の紫外線を使用することを特徴と
する。
【００１１】薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）特性の電気的
特性や信頼性上問題となる金属微粒子には、Ｆｅ，Ｃ
ｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｎａ，Ｃａ等がある。こ
れらを除去するために光クリーニングをする場合には、
雰囲気ガスとしてハロゲンガスが適しており、特に、塩
素（Ｃｌ2 ）ガスが好ましい。塩素は、４００ｎｍ以下
の波長の光照射によって、［化１］のように光解離す
る。
特性や信頼性上問題となる金属微粒子には、Ｆｅ，Ｃ
ｕ，Ｎｉ，Ｃｒ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｎａ，Ｃａ等がある。こ
れらを除去するために光クリーニングをする場合には、
雰囲気ガスとしてハロゲンガスが適しており、特に、塩
素（Ｃｌ2 ）ガスが好ましい。塩素は、４００ｎｍ以下
の波長の光照射によって、［化１］のように光解離す
る。
【００１２】
【化１】
【００１３】光源には光圧水銀ランプやＡｒＦ，ＫｒＦ
などのエキシマレーザが適しており、生産性向上のため
には、高出力のエキシマレーザが適している。上記の金
属微粒子は光励起した塩素ラジカルと反応して揮発性の
塩化物として表面から除去される。
などのエキシマレーザが適しており、生産性向上のため
には、高出力のエキシマレーザが適している。上記の金
属微粒子は光励起した塩素ラジカルと反応して揮発性の
塩化物として表面から除去される。
【００１４】よって、不純物除去後にゲート絶縁膜を形
成し、しかる後に紫外線レーザによって熱処理を行え
ば、熱処理時の不純物拡散の割合も小さく、より安定な
信頼性の高い薄膜トランジスタを製造することが可能と
なる。
成し、しかる後に紫外線レーザによって熱処理を行え
ば、熱処理時の不純物拡散の割合も小さく、より安定な
信頼性の高い薄膜トランジスタを製造することが可能と
なる。
【００１５】
【作用】半導体薄膜に、例えばハロゲンガス雰囲気下で
光エネルギーを照射すれば、この半導体薄膜上のＦｅ，
Ｃｕ等の不純物は揮発性のハロゲン化物として半導体薄
膜表面から除去される。
光エネルギーを照射すれば、この半導体薄膜上のＦｅ，
Ｃｕ等の不純物は揮発性のハロゲン化物として半導体薄
膜表面から除去される。
【００１６】
【実施例】次に本発明を、実施例によりさらに詳細に説
明する。 実施例１ 薄膜トランジスタ製造装置の概略構造は図１，２に示す
とおりで、この装置は、サンプルすなわちＴＦＴ素子９
が順次処理されるアニール室１、クリーニング室２、Ｃ
ＶＤ室３及びレーザ光照射装置４から構成されている。
前記クリーニング室２には高純度塩素ガスのボンベ７ａ
が、ＣＶＤ室３にはシリコン酸化膜形成用原料のボンベ
７ｂがそれぞれ連絡配備され、アニール室１乃至ＣＶＤ
室３は排気系８に連絡されている。また、前記レーザ光
照射装置４はレーザ４ａ，ミラー５及び光学系６を備え
て構成されている。１０はヒータである。
明する。 実施例１ 薄膜トランジスタ製造装置の概略構造は図１，２に示す
とおりで、この装置は、サンプルすなわちＴＦＴ素子９
が順次処理されるアニール室１、クリーニング室２、Ｃ
ＶＤ室３及びレーザ光照射装置４から構成されている。
前記クリーニング室２には高純度塩素ガスのボンベ７ａ
が、ＣＶＤ室３にはシリコン酸化膜形成用原料のボンベ
７ｂがそれぞれ連絡配備され、アニール室１乃至ＣＶＤ
室３は排気系８に連絡されている。また、前記レーザ光
照射装置４はレーザ４ａ，ミラー５及び光学系６を備え
て構成されている。１０はヒータである。
【００１７】上記装置を使用し、以下の工程により薄膜
トランジスタを製造した〔図３（ａ）〜（ｆ）を参
照〕。 （１）まず有機洗浄を行ったガラス基板１１上にプラズ
マＣＶＤ法により非晶質シリコン１２（ａ−Ｓｉ：Ｈ）
の膜を膜厚１０００Åに堆積させた。堆積条件は、基板
温度２５０℃、真空度１×１０-5ｔｏｒｒである〔図３
（ａ）〕。 （２）次に、ガラス基板１１をアニール室１にセット
し、基板温度５００℃で１時間加熱し脱水素を行った
後、基板温度は室温、真空度は１×１０-5ｔｏｒｒの状
態でＡｒＦエキシマレーザ１４（波長１９３ｎｍ、半値
幅１０ｎｓｅｃ）によって３５０ｍＪ／ｃｍ2 のレーザ
パワーを１ショット照射し、多結晶シリコン１３を得た
〔図３（ｂ）〕。 （３）次に、ガラス基板１１をクリーニング室２へ移動
させボンベ７ａからの９９．９９９％の塩素ガス１５中
にて前述のＡｒＦエキシマレーザ１４を照射して多結晶
シリコン１３表面の光クリーニングを行った。光クリー
ニングの条件は、チャンバー内圧が２０ｔｏｒｒ、ガス
流量が５０ｓｃｃｍ、基板温度１５０℃でＡｒＦレーザ
１４を垂直照射した。レーザパワーは３００ｍＪ／ｃｍ
2 で、ショット数は２０ショットである〔図３
（ｃ）〕。 （４）次にガラス基板１１をＣＶＤ室３へ移動させ、常
圧ＣＶＤ法によりゲート絶縁膜となるシリコン酸化物１
６を４５０℃で膜厚１５００Åに堆積させた〔図３
（ｄ）〕。 （５）ガラス基板１１を再びアニール室１へ移動させ、
基板温度は室温、真空度は１×１０-5ｔｏｒｒの状態で
前述のＡｒＦエキシマレーザ１４によりガラス基板１１
を照射、熱処理した。照射条件は３５０ｍＪ／ｃｍ2 、
２０ショットである〔図３（ｅ）〕。 （６）次に公知技術によってソース／ドレインのコンタ
クト形成、不純物混入、不純物活性化、ゲート電極１７
及びソース／ドレイン電極１８の形成、層間絶縁膜形成
を経て、ＭＯＳ ＴＦＴ素子を形成した〔図３
（ｆ）〕。 その結果、良好なＴＦＴ特性と高い信頼性を得ることが
できた。
トランジスタを製造した〔図３（ａ）〜（ｆ）を参
照〕。 （１）まず有機洗浄を行ったガラス基板１１上にプラズ
マＣＶＤ法により非晶質シリコン１２（ａ−Ｓｉ：Ｈ）
の膜を膜厚１０００Åに堆積させた。堆積条件は、基板
温度２５０℃、真空度１×１０-5ｔｏｒｒである〔図３
（ａ）〕。 （２）次に、ガラス基板１１をアニール室１にセット
し、基板温度５００℃で１時間加熱し脱水素を行った
後、基板温度は室温、真空度は１×１０-5ｔｏｒｒの状
態でＡｒＦエキシマレーザ１４（波長１９３ｎｍ、半値
幅１０ｎｓｅｃ）によって３５０ｍＪ／ｃｍ2 のレーザ
パワーを１ショット照射し、多結晶シリコン１３を得た
〔図３（ｂ）〕。 （３）次に、ガラス基板１１をクリーニング室２へ移動
させボンベ７ａからの９９．９９９％の塩素ガス１５中
にて前述のＡｒＦエキシマレーザ１４を照射して多結晶
シリコン１３表面の光クリーニングを行った。光クリー
ニングの条件は、チャンバー内圧が２０ｔｏｒｒ、ガス
流量が５０ｓｃｃｍ、基板温度１５０℃でＡｒＦレーザ
１４を垂直照射した。レーザパワーは３００ｍＪ／ｃｍ
2 で、ショット数は２０ショットである〔図３
（ｃ）〕。 （４）次にガラス基板１１をＣＶＤ室３へ移動させ、常
圧ＣＶＤ法によりゲート絶縁膜となるシリコン酸化物１
６を４５０℃で膜厚１５００Åに堆積させた〔図３
（ｄ）〕。 （５）ガラス基板１１を再びアニール室１へ移動させ、
基板温度は室温、真空度は１×１０-5ｔｏｒｒの状態で
前述のＡｒＦエキシマレーザ１４によりガラス基板１１
を照射、熱処理した。照射条件は３５０ｍＪ／ｃｍ2 、
２０ショットである〔図３（ｅ）〕。 （６）次に公知技術によってソース／ドレインのコンタ
クト形成、不純物混入、不純物活性化、ゲート電極１７
及びソース／ドレイン電極１８の形成、層間絶縁膜形成
を経て、ＭＯＳ ＴＦＴ素子を形成した〔図３
（ｆ）〕。 その結果、良好なＴＦＴ特性と高い信頼性を得ることが
できた。
【００１８】
【発明の効果】以上の説明で明らかなとおり、請求項１
に記載の薄膜トランジスタの製造方法では、ゲート絶縁
膜を形成する直前に光エネルギーを用いて半導体薄膜上
の不純物を除去することにより、界面特性改善のための
熱処理工程で界面に存在する不純物拡散によって引き起
こされるＴＦＴ特性の不安定性と信頼性の低下を防止す
ることができる。また、光プロセスによるものなので、
半導体薄膜へのダメージがなく界面への悪影響もない。
請求項２に記載の薄膜トランジスタの製造方法では、活
性の強いハロゲンガスを使用することにより、ＴＦＴ特
性の不安定化と信頼性低下の原因物質である金属不純物
を効率良く除去することができる。請求項３に記載の薄
膜トランジスタの製造方法では、波長が４００ｎｍ以下
の紫外線を使用することにより、ハロゲンガスが光励起
され、金属不純物を確実に除去することができる。
に記載の薄膜トランジスタの製造方法では、ゲート絶縁
膜を形成する直前に光エネルギーを用いて半導体薄膜上
の不純物を除去することにより、界面特性改善のための
熱処理工程で界面に存在する不純物拡散によって引き起
こされるＴＦＴ特性の不安定性と信頼性の低下を防止す
ることができる。また、光プロセスによるものなので、
半導体薄膜へのダメージがなく界面への悪影響もない。
請求項２に記載の薄膜トランジスタの製造方法では、活
性の強いハロゲンガスを使用することにより、ＴＦＴ特
性の不安定化と信頼性低下の原因物質である金属不純物
を効率良く除去することができる。請求項３に記載の薄
膜トランジスタの製造方法では、波長が４００ｎｍ以下
の紫外線を使用することにより、ハロゲンガスが光励起
され、金属不純物を確実に除去することができる。
【図１】本発明で使用する薄膜トランジスタ製造装置の
概略説明図である。
概略説明図である。
【図２】図１装置におけるガラス基板の流れを示す説明
図である。
図である。
【図３】本発明の実施例を示す薄膜トランジスタ製造工
程の説明図である。
程の説明図である。
１ アニール室 ２ クリーニング室 ３ ＣＶＤ室 ４ レーザ光照射装置 ４ａ レーザ ５ ミラー ６ 光学系 ７ａ，７ｂ ボンベ ８ 排気系 ９ ＴＦＴ素子（サンプル） １０ ヒータ １１ ガラス基板 １２ 非晶質シリコン １３ 多結晶シリコン １４ レーザ １５ 塩素ガス １６ シリコン酸化物（ゲート絶縁膜） １７ ゲート電極 １８ ソース／ドレイン電極
Claims (3)
- 【請求項１】 少なくとも表面が絶縁物質である基板上
に形成された半導体薄膜を活性層として有する薄膜トラ
ンジスタを形成するにあたり、前記半導体薄膜上にゲー
ト絶縁膜を成膜する直前に、光エネルギーを用いて、前
記半導体薄膜上の不純物を除去することを特徴とする薄
膜トランジスタの製造方法。 - 【請求項２】 前記半導体薄膜上の金属不純物を除去す
るための雰囲気ガスとしてハロゲンガスを使用すること
を特徴とする請求項１に記載の薄膜トランジスタの製造
方法。 - 【請求項３】 前記半導体薄膜上の不純物を除去するた
めの光エネルギーとして、波長が４００ｎｍ以下の紫外
線を使用することを特徴とする請求項１又は２に記載の
薄膜トランジスタの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16207492A JPH05335337A (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16207492A JPH05335337A (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05335337A true JPH05335337A (ja) | 1993-12-17 |
Family
ID=15747599
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16207492A Pending JPH05335337A (ja) | 1992-05-28 | 1992-05-28 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05335337A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0667137A (ja) * | 1992-08-19 | 1994-03-11 | Shibuya Kogyo Co Ltd | 液晶ガラスのクリーニング方法 |
| KR100539045B1 (ko) * | 1997-07-16 | 2006-02-28 | 소니 가부시끼 가이샤 | 반도체박막의형성방법 |
| JP2022048080A (ja) * | 2020-09-14 | 2022-03-25 | セメス株式会社 | 基板処理設備及び基板処理方法 |
-
1992
- 1992-05-28 JP JP16207492A patent/JPH05335337A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0667137A (ja) * | 1992-08-19 | 1994-03-11 | Shibuya Kogyo Co Ltd | 液晶ガラスのクリーニング方法 |
| KR100539045B1 (ko) * | 1997-07-16 | 2006-02-28 | 소니 가부시끼 가이샤 | 반도체박막의형성방법 |
| KR100581626B1 (ko) * | 1997-07-16 | 2006-05-22 | 소니 가부시끼 가이샤 | 플라스틱 기판에 반도체 박막을 형성하는 방법 및 플라스틱기판 |
| JP2022048080A (ja) * | 2020-09-14 | 2022-03-25 | セメス株式会社 | 基板処理設備及び基板処理方法 |
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