JPH07106585A - 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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JPH07106585A
JPH07106585A JP24297393A JP24297393A JPH07106585A JP H07106585 A JPH07106585 A JP H07106585A JP 24297393 A JP24297393 A JP 24297393A JP 24297393 A JP24297393 A JP 24297393A JP H07106585 A JPH07106585 A JP H07106585A
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JP
Japan
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thin film
film
film transistor
semiconductor layer
silicide
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JP24297393A
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English (en)
Inventor
Kenichi Fujii
謙一 藤井
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 自己整合薄膜トランジスタの製造工程を短縮
してコスト低減およびコンタクト特性の向上を図る。 【構成】 薄膜トランジスタの上部保護絶縁膜15をゲー
ト電極12により自己整合的にパターン化する工程の後、
半導体層14の薄膜上にのみ金属またはシリサイドを選択
的に成長させて、寄生容量の小さい薄膜トランジスタを
実現する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶ディスプレイ,E
Lディスプレイなどに利用される薄膜トランジスタの製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】以下、図面を参照しながら、従来の自己
整合型薄膜トランジスタ(以下、SA−TFTと略す(S
elf−Alighned Thin Film Transistorの略))の製造
方法の一例について説明する。
【0003】図2は一般的な自己整合型薄膜トランジス
タの製造方法を工程順に示す薄膜トランジスタの断面模
式図である。基板1,ゲート電極2,ゲート絶縁膜3,
半導体膜4,シリサイド膜7,ソース・ドレイン配線電
極(拡散バリア膜を含む)8および上部保護膜5が主要構
成要素である。ここで、ゲート電極2としてCr膜、ゲ
ート絶縁膜3および上部保護膜5として窒化シリコン
膜、半導体膜4としてアモルファスシリコン(以下、a
−Siと略称)膜、シリサイド膜7としてクロムシリサイ
ド膜、ソース・ドレイン配線電極8としてチタン膜(T
i)とアルミ膜(Al)の2層膜(Ti膜が拡散バリア層であ
り、シリサイド膜にコンタクトする)を使用する。
【0004】次に、製造工程を図2(a),(b),(c)およ
び(d)により説明する。まず図2(a)に示すように、上部
保護膜5の窒化シリコン膜を通常のフォトリソグラフ工
程で、、フッ酸とフッ化アンモニウムの各々1:6混液
にてウェットエッチングして形成する。このとき、ゲー
ト電極2とソース・ドレイン配線電極8の重なりによっ
て生じる寄生容量(Cgs)を低減する目的で、裏面露光
により、ゲート電極2の幅一杯に上部保護膜5をパター
ニングする。
【0005】次に、オーミックコンタクト用の高濃度半
導体膜4をイオンドーピング法,プラズマCVD法など
により形成する。その上に、Cr膜6をスパッタ法など
により成膜する。その後、図2(b)に示すように、熱処
理により半導体膜4とCr膜6との間にシリサイド膜7
を形成する。この後、Crのエッチング液によりCrをエ
ッチングすると、シリサイド膜7はエッチングされずに
残存し、図2(c)に示す状態となる。次に、チタン膜と
アルミ膜の2層膜などによりソース・ドレイン配線電極
8を形成すれば、図2(d)に示す状態となり、SA−T
FTが完成する。この構造のTFTでは、ソース・ドレ
イン配線電極8と上部保護膜5との間を離して形成でき
るため、寄生容量(Cgs)を低減できる(例えば、特開
昭63−168052号公報,特開平1−011368号公報)。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記の例で示すような
従来の製造方法では、金属膜成膜,熱処理によるシリサ
イドの固相成長,金属膜のエッチングと3工程を要して
いた。また、構造的に、ソース・ドレイン配線電極8の
端部と上部保護膜5の間は、シリサイド膜7しか導電層
がないため、このシリサイド膜7の電気抵抗は、できる
だけ小さく、かつ基板1の全面にわたって均質であるこ
とが要求される。しながら、固相反応により形成される
シリサイド膜は、膜厚も薄く、低抵抗を実現し難く、均
一性,再現性の点からも実用上の課題として残ってい
た。
【0007】本発明は上記課題に鑑み、自己整合薄膜ト
ランジスタの製造工程を大幅に簡略化し、しかも寄生容
量の小さい薄膜トランジスタの製造方法を提供すること
を目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
し、目的を達成するために、ゲート電極,ゲート絶縁
膜,半導体層、および上部保護絶縁膜を有する薄膜トラ
ンジスタの、前記上部保護絶縁膜をゲート電極により自
己整合的にパターン化する工程と、前記半導体層の薄膜
上にのみ金属またはシリサイドを選択的に成長させる工
程を有することを特徴とする。
【0009】
【作用】本発明の薄膜トランジスタの製造方法では、金
属またはシリサイドを下地材料に対して、選択成長させ
る技術を用いる。半導体層の薄膜上にのみ導電層が成長
し、上部保護絶縁膜上には成膜しないので、1回の工程
で、自己整合的に寄生容量の低いコンタクト部が形成で
きる。
【0010】この方法により、自己整合型薄膜トランジ
スタの製造工程を大幅に簡略化するとともに、薄膜トラ
ンジスタのソース・ドレイン配線電極部の導電性が良好
で、基板全面に均一性良く、特性の良い薄膜トランジス
タを形成できる。
【0011】ここで、選択成長可能な導電性薄膜として
は、W,Mo,Ta,Nb,Ti,Zr,Hf,Cr,V,Fe,
Co,Ni,Cu,Al,Auなどの金属薄膜および金属と
シリコンの化合物であるシリサイドの薄膜が使用でき
る。最も一般的な技術としては、六フッ化タングステン
(WF6)とシラン(SiH4)と水素(H2)の混合ガスによる
プラズマCVDにより、タングステン薄膜を選択的に成
長させる選択W−CVD技術が知られている。シラン
(SiH4)の代わりとして、フッ化シラン(SiH22)を
用いる場合もある。
【0012】
【実施例】以下、本発明の各実施例の薄膜トランジスタ
の製造方法について、図面を参照しながら説明する。図
1(a),(b),(c)は本発明の第1の実施例の薄膜トラン
ジスタの製造方法を工程順に示す薄膜トランジスタの断
面模式図である。11は基板、12はゲート電極、13はゲー
ト絶縁膜、14は半導体層、15は上部保護絶縁膜、16は選
択CVD膜、17はソース・ドレイン配線電極である。こ
こで、ゲート電極12としてはCr膜、ゲート絶縁膜13お
よび上部保護絶縁膜15としては窒化シリコン膜、半導体
層14としてはアモルファスシリコン膜(a−Si)、選択
CVD膜16としてはW薄膜、ソース・ドレイン配線電極
17としてはチタン膜とアルミ膜の2層膜を使用した。
【0013】以下に、上部保護絶縁膜15がプラズマCV
D法により成膜した窒化シリコン膜、半導体層14がプラ
ズマCVD法により成膜したアモルファスシリコン膜、
そしてソース・ドレイン配線電極17がスパッタ法により
成膜したチタン膜とアルミニウム膜の2層膜の場合の製
法について詳述する。
【0014】ポジレジストOFPR−800(東京応化
(株)製)で所定のパターンを形成後、平行平板型ドライ
エッチング装置(RF電源13.56MHz)にて、上部窒化シリ
コン膜をドライエッチングした。エッチングガスとし
て、CF4を170SCCM、CHF3を30SCCMおよびHeを100S
CCM導入し、圧力を0.2Torrに設定し、RF電力として2
kW(0.8W/cm2)投入した。この条件でエッチング後、レ
ジスト膜を剥離・洗浄し、イオンドーピング装置(質量
非分離型)中でn型ドーパントの燐(P)の注入を実施し
た。用いたガスはH2で希釈し、5%濃度としたPH3
あり、加速電圧8kV,ドーズ量2×1015ions/cm2の条
件で注入した。図1(a)に、この時点での断面模式図を
示す。
【0015】その後、六フッ化タングステン(WF6)と
シラン(SiH4)の混合ガスによるプラズマCVD法を用
いて、タングステン薄膜を高濃度半導体薄膜上に選択的
に成長させた。基板温度は250℃とし、WF6の分圧が4
×10~3Torr、SiH4の分圧が1×10~3Torr、全圧力が30
×10~3Torr、
【0016】
【外1】
【0017】成膜速度は約1000Å/分であり、1000Å成
膜させた。図1(b)に、この時点での断面模式図を示
す。W薄膜の電気抵抗率は50μΩcmであり、シート抵抗
値は5Ω/□となり、TFTのon抵抗Ronは、Ron>
105Ω/□であるから、コンタクト部の導電膜として充分
に低い値が得られている。
【0018】その後、図1(c)に示すように、ソース・
ドレイン配線電極17であるチタン膜とアルミ膜の2層膜
をスパッタにより形成した。なお、上部窒化シリコン膜
のエッチングは、フッ酸とフッ化アンモニウムの1:6
混合液によりウエットエッチングしてもよい。以上に記
した選択W−CVDプロセスは、下地の種類および清浄
度や酸化度などの表面状態によって選択性が損なわれる
場合がある。そのときは、下地として窒化膜よりも選択
性の良い酸化膜にするか、次の第2の実施例に示すよう
に、表面改質をしてからCVDをすればよい。また、上
記した反応ガス中に高濃度ドーピング不純物元素の供給
元となるガスを含ませておくと、上記したイオンドーピ
ングによる高濃度層の形成工程を省略できる。半導体層
がSiの場合、P型ではBH3,BF3,N型ではPH3
PF3,AsH3などから選択する。 次に、第2の実施
例を示す。
【0019】
【外2】
【0020】ここでは、プラズマCVD反応容器中で、
基板にドライエッチングを行い、表面の酸化膜を除去す
る工程を設けた。
【0021】ドライエッチングガスとして、CF4/C
HF3/Heの混合ガスにより、第1の実施例中で、上部
窒化シリコンをエッチングするために用いた条件で、約
10秒エッチングした。
【0022】
【外3】
【0023】上記した製造方法によって、ゲート電極1
2,ゲート絶縁膜13,半導体層14および上部保護絶縁膜1
5を有する薄膜トランジスタの、上部保護絶縁膜15をゲ
ート電極12により自己整合的にパターン化する工程の
後、半導体層14の薄膜上にのみ金属またはシリサイドを
選択的に成長させて、寄生容量の小さい薄膜トランジス
タを実現する。
【0024】また、半導体層としてアモルファスシリコ
ン膜を用いたが、多結晶質シリコン膜であっても同様の
効果が期待できることは明かである。また、金属として
W膜以外に選択成長可能な導電性薄膜として、Mo,T
a,Nb,Ti,Zr,Hf,Cr,V,Fe,Co,Ni,C
u,Al,Auなどの金属薄膜および金属とシリコンの化
合物であるシリサイドの薄膜が使用できる。また、CV
D原料ガスとして、WF6,MoF6などのフッ化物以外
に、W(CO)6などのカルボニル、Al(CH3)3,Al(C
3)2H,Al(O-iso-C37)3,Zr(O-iso-C
37)4,Fe(C55)2,Co(C55)2などの有機金属化
合物、アルコキシド、メタロセンなど使用できる。ま
た、WCl6,MoCl5,TiCl4などの塩化物も使用でき
る。また、上記実施例では、還元作用としてシラン還元
を用いたが、SiH4に限らず、ジシランSi26、フル
オロシランSiHF3,SiH22などを用いてもよい
し、H2,NH3,N22,NF3などで還元してもよ
い。また、選択成長可能な導電性薄膜として、金属とシ
リコンの化合物であるシリサイドを用いることも可能で
ある。上記した第1の実施例の場合、SiH4/WF6
を大きくすると、Siの含有量が増加し、シリサイド膜
が得られる。ただし、選択性は低下するのでSiH4/W
6比は1以下に選ぶ。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の製造方法
は、ゲート電極,ゲート絶縁膜,半導体層、および上部
保護絶縁膜を有する薄膜トランジスタの上部保護絶縁膜
をゲート電極により自己整合的にパターン化する工程の
後、半導体層の薄膜上にのみ金属またはシリサイドを選
択的に成長させて、寄生容量の小さい薄膜トランジスタ
を実現する。
【0026】この方法により、自己整合型薄膜トランジ
スタの製造工程を大幅に簡略化するとともに、薄膜トラ
ンジスタのソース・ドレイン配線電極部の導電性が良好
で、基板全面に均一性良く、特性の良い薄膜トランジス
タを形成できる。その結果、寄生容量が小さく、短チャ
ンネルのSA−TFTが実現し、アクティブマトリクス
LCDの表示品質を高めることができた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の薄膜トランジスタの製
造方法を工程順に示す薄膜トランジスタの断面模式図で
ある。
【図2】従来の一般的な自己整合型薄膜トランジスタの
製造方法を工程順に示す薄膜トランジスタの断面模式図
である。
【符号の説明】
11…基板、 12…ゲート電極、 13…ゲート絶縁膜、
14…半導体層、 15…上部保護絶縁膜、 16…選択CV
D膜、 17…ソース・ドレイン配線電極。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ゲート電極,ゲート絶縁膜,半導体層、
    および上部保護絶縁膜を有する薄膜トランジスタの、前
    記上部保護絶縁膜をゲート電極により自己整合的にパタ
    ーン化する工程と、前記半導体層の薄膜上にのみ金属ま
    たはシリサイドを選択的に成長させる工程を有すること
    を特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
  2. 【請求項2】 前記半導体層の薄膜がアモルファスシリ
    コン膜であり、イオン注入によりオーミックコンタクト
    用高濃度層を形成後、六フッ化タングステン(WF6)と
    シラン(SiH4)と水素(H2)の混合ガスによるCVD法
    を用いてタングステン薄膜を高濃度半導体層の薄膜上に
    選択的に成長させることを特徴とする請求項1記載の薄
    膜トランジスタの製造方法。
  3. 【請求項3】 前記半導体層の薄膜上にのみ金属または
    シリサイドを選択的に成長させる工程の前に、半導体層
    の薄膜上の自然酸化膜をエッチングにより除去する工程
    を有することを特徴とする請求項1または2記載の薄膜
    トランジスタの製造方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5846855A (en) * 1996-05-17 1998-12-08 Fujitsu Limited Thin-film transistor and method for fabricating same and liquid crystal display device
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CN100416390C (zh) * 2004-03-30 2008-09-03 乐金显示有限公司 液晶显示器件

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