JPH0661489A - 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

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JPH0661489A
JPH0661489A JP21306792A JP21306792A JPH0661489A JP H0661489 A JPH0661489 A JP H0661489A JP 21306792 A JP21306792 A JP 21306792A JP 21306792 A JP21306792 A JP 21306792A JP H0661489 A JPH0661489 A JP H0661489A
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JP
Japan
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thin film
silicon germanium
polycrystalline silicon
germanium thin
channel region
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JP21306792A
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English (en)
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Toru Ueda
徹 上田
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 結晶性に優れた多結晶シリコンゲルマニウム
薄膜からなるチャネル領域を備え、かつ高いキャリヤ移
動度を有する薄膜トランジスタの製造方法を提供する。 【構成】 多結晶シリコンゲルマニウム薄膜からなるチ
ャネル領域を備えたMOS型の薄膜トランジスタの製造
方法である。この製造方法は、シリコン水素化物として
Si26およびSi36のいずれか1つと、ゲルマニウ
ム水素化物としてGeH4、Ge26およびGe38
いずれか1つとを混合した原料気体を、550℃以下の
反応温度で反応させることにより、上記チャネル領域に
非晶質シリコンゲルマニウム膜を形成する工程と、上記
反応温度よりも高い温度で上記非晶質シリコンゲルマニ
ウム膜を熱処理することにより多結晶シリコンゲルマニ
ウム薄膜を形成する工程とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、多結晶シリコンゲルマ
ニウム薄膜からなるチャネル領域を備えた薄膜トランジ
スタの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ドライバモノリシック型アクティブマト
リクスの液晶ディスプレイ装置(LCD)における絵素
部のスイッチング素子およびその周辺回路を構成する回
路素子等には、チャネル領域を多結晶シリコン薄膜に形
成したMOSFETからなる薄膜トランジスタ(TF
T)が広く用いられているが、近年では高移動化を目的
として、このシリコンにゲルマニウムを混合した多結晶
シリコンゲルマニウム薄膜を用いたTFTも開発されて
いる。
【0003】このような多結晶シリコンゲルマニウム薄
膜の形成方法としては、例えばIEDM(Internation
Election Device Meeting)91(1991)pp567-570に記載の
方法が挙げられる。この方法は、モノシランガスSiH
4とゲルマンガスGeH4とを原料ガスとして用いてお
り、500℃以下の温度条件でLPCVD(低圧化学気
相成長)法により非晶質シリコンゲルマニウム膜を絶縁
性基板上に形成し、次いで550℃、24時間の熱処理
を行い、多結晶化させて多結晶シリコンゲルマニウム薄
膜とする方法である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし上記従来の形成
方法は、原料ガスとしてモノシランガスSiH4とゲル
マンガスGeH4とを用いているものの、得られる薄膜
のグレインサイズが0.25μm以下と小さく、充分に
結晶性の優れた多結晶シリコンゲルマニウム薄膜が得ら
れない。従ってこれをTFTのチャネル領域に用いた場
合も、キャリヤ移動度はμ=0.5〜8cm2/v・sという結果
であり、所望の高移動度が得られなかった。
【0005】本発明は上記問題点を解決するためになさ
れたものであり、その目的とするところは、結晶性に優
れた多結晶シリコンゲルマニウム薄膜からなるチャネル
領域を備え、かつ高いキャリヤ移動度を有する薄膜トラ
ンジスタの製造方法を提供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の薄膜トランジス
タの製造方法は、多結晶シリコンゲルマニウム薄膜から
なるチャネル領域を備えたMOS型の薄膜トランジスタ
の製造方法であって、Si26およびSi36のいずれ
か1つと、GeH4、Ge26およびGe38のいずれ
か1つとを混合した原料気体を、550℃以下の反応温
度で反応させることにより、上記チャネル領域に非晶質
シリコンゲルマニウム膜を形成する工程と、上記反応温
度よりも高い温度で上記非晶質シリコンゲルマニウム膜
を熱処理することにより、多結晶シリコンゲルマニウム
薄膜を形成する工程と、を含み、そのことにより上記目
的が達成される。
【0007】
【作用】本発明の薄膜トランジスタの製造方法において
は、シリコン水素化物としてSi26およびSi36
いずれかと、ゲルマニウム水素化物としてGeH4、G
26およびGe38のいずれかとを混合した原料気体
を用いて、550℃以下の反応温度で反応させて非晶質
状態のシリコンゲルマニウム膜をチャネル領域に形成
し、次いでこれよりも高い温度で熱処理を行うことによ
り、多結晶シリコンゲルマニウム薄膜を形成する。これ
により、得られる多結晶シリコンゲルマニウム薄膜のグ
レインサイズの拡大を図っている。
【0008】
【実施例】以下に、本発明を実施例に基づいて説明す
る。
【0009】図1は、本実施例で得られる薄膜トランジ
スタの縦断面図である。この薄膜トランジスタは、絶縁
性基板1上に、多結晶シリコンゲルマニウム薄膜3から
なるチャネル領域7と、多結晶シリコンゲルマニウム薄
膜3に不純物がドープされたn+のソース領域6aおよ
びドレイン領域6bとが同一平面に形成され、これらを
覆うようにゲート絶縁膜4が形成されている。チャネル
領域7の上方にはゲート電極5が形成され、ゲート電極
5とゲート絶縁膜4を覆うように層間絶縁膜8が形成さ
れている。一方、ソース領域6aとゲート絶縁膜4の一
部を覆うようにソース電極10aが設けられ、ドレイン
領域6bとゲート絶縁膜4の一部を覆うようにドレイン
電極10bが設けられている。このような状態の全面に
わたって保護膜11が形成されている。
【0010】上述のような構造を持つTFTは以下のよ
うにして製造される。まず、図2に示すように、石英等
の絶縁性基板1上に450℃、50Paの条件でLPC
VD法により非晶質シリコンゲルマニウム膜2を100
nmの厚さに形成する。この際、原料ガスとしてジシラ
ン(Si26)80sccmおよびゲルマン(GeH4)2
0sccmと、窒素ガス400sccm使用し、圧力は50Pa
とする。LPCVD法の他に、プラズマCVD法や光C
VD法等で堆積してもよい。次に図3に示すように、窒
素ガス雰囲気中で600℃、24時間の熱処理を行い、
非晶質シリコンゲルマニウム膜2を多結晶化させて多結
晶シリコンゲルマニウム薄膜3とする。多結晶化は、酸
化性雰囲気(O2、H2O、N2O等)で行ってもよい。
【0011】次に、図4に示すように、活性領域をパタ
ーニングし、シリコン酸化膜によるゲート絶縁膜4をC
VD法によって100nm堆積するとともに、このゲー
ト絶縁膜4の一部にリンをドープした多結晶シリコンか
らなるゲート電極5を形成する。また、多結晶シリコン
ゲルマニウム薄膜3には、このゲート電極5をマスクと
してリンを100keV、1×1015cm-2の条件でイ
オン注入することにより、n+のソース領域6a、ドレ
イン領域6bを形成する。多結晶シリコンゲルマニウム
薄膜3におけるこれらソース領域6aとドレイン領域6
bとの間は、チャネル領域7となる。
【0012】次に、図1に示すように、ゲート絶縁膜4
およびゲート電極5上にシリコン酸化膜による層間絶縁
膜8をCVD法によって500nmの厚さに形成する。
そして不純物活性化のために、窒素ガス雰囲気中で60
0℃、24時間の熱処理を行った後に、コンタクトホー
ル9を設けて1%のシリコンを混入したアルミニウム
(Al−Si)によるソース電極10a、ドレイン電極
10bをソース領6aとドレイン領域6bに形成する。
【0013】最後に、層間絶縁膜8および電極10a、
10b上に、プラズマCVD法によって窒化シリコンを
2000オングストロームの厚さで堆積し、窒素雰囲気
中、420℃、1hの熱処理を行い保護膜11を形成す
る。これにより、窒化シリコンに多量に含まれる水素が
多結晶シリコンゲルマニウム薄膜3内に拡散し、結晶中
に残された欠陥の主にダングリングボンドに結合するの
で、この欠陥を不活性化させることができ、多結晶シリ
コンゲルマニウム薄膜3の結晶性がさらに向上する。
【0014】本実施例において、多結晶シリコンゲルマ
ニウム薄膜3をチャネル領域に形成する工程では、シリ
コン水素化物としてSi26と、ゲルマニウム水素化物
としてGeH4とを混合した原料気体を用いている。こ
のため、得られる多結晶シリコンゲルマニウム薄膜のグ
レインサイズは1μmを超えており、従来のモノシラン
(SiH4)とGeH4とを用いた場合に比べ、グレイン
サイズの大きい多結晶シリコンゲルマニウム薄膜が得ら
れる。また、本実施例の製造方法で得られるTFTは、
キャリヤ移動度がμ=60cm2/v・sであり、高いキャリ
ヤ移動度を有している。
【0015】なお、本実施例においてはSi26および
GeH4を原料気体として用いたが、この他にシリコン
水素化物としてSi36、ゲルマニウム水素化物として
Ge26もしくはGe38を用いてもよく、その場合に
も同様の結果が得られる。
【0016】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の薄膜トランジスタの製造方法によれば、チャネル領域
に多結晶シリコンゲルマニウム薄膜を形成する工程にお
いて、シリコン水素化物としてSi26およびSi36
のいずれか1つを用いているので、従来のモノシラン
(SiH4)を用いた場合に比べ、グレインサイズが大
きく、結晶性に優れた多結晶シリコンゲルマニウム薄膜
を形成することができる。従って、得られる薄膜トラン
ジスタは、高いキャリヤ移動度を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例により製造される薄膜トランジ
スタの断面図である。
【図2】本発明の実施例を示す工程断面図である。
【図3】本発明の実施例を示す工程断面図である。
【図4】本発明の実施例を示す工程断面図である。
【符号の説明】
1 絶縁性基板 2 非晶質シリコンゲルマニウム膜 3 多結晶シリコンゲルマニウム薄膜 4 ゲート絶縁膜 5 ゲート電極 6a ソース領域 6b ドレイン領域 7 チャネル領域 8 層間絶縁膜 9 コンタクトホール 10a ソース電極 10b ドレイン電極 11 保護膜

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多結晶シリコンゲルマニウム薄膜からな
    るチャネル領域を備えたMOS型の薄膜トランジスタの
    製造方法において、 Si26およびSi36のいずれか1つと、GeH4
    Ge26およびGe38のいずれか1つとを混合した原
    料気体を、550℃以下の反応温度で反応させることに
    より、該チャネル領域に非晶質シリコンゲルマニウム膜
    を形成する工程と、 該反応温度よりも高い温度で該非
    晶質シリコンゲルマニウム膜を熱処理することにより、
    多結晶シリコンゲルマニウム薄膜を形成する工程と、 を含む薄膜トランジスタの製造方法。
JP21306792A 1992-08-10 1992-08-10 薄膜トランジスタの製造方法 Withdrawn JPH0661489A (ja)

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Effective date: 19991102