JPH08335703A - 薄膜トランジスタ及びその製造方法 - Google Patents

薄膜トランジスタ及びその製造方法

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JPH08335703A
JPH08335703A JP13970695A JP13970695A JPH08335703A JP H08335703 A JPH08335703 A JP H08335703A JP 13970695 A JP13970695 A JP 13970695A JP 13970695 A JP13970695 A JP 13970695A JP H08335703 A JPH08335703 A JP H08335703A
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JP
Japan
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layer
semiconductor active
film transistor
active layer
film forming
Prior art date
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JP13970695A
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English (en)
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Motonobu Takeya
元伸 竹谷
Seitetsu Kin
聖哲 金
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FURONTETSUKU KK
Frontec Inc
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FURONTETSUKU KK
Frontec Inc
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 従来よりも優れた移動度を有する薄膜トラン
ジスタ及びその製造方法を提供すること。 【構成】 シリコンからなる半導体能動層と、不純物が
添加されたシリコンからなる不純物層とが積層されてお
り、前記半導体能動層の前記不純物層と接する面には希
ガス元素が添加されていることを特徴とする。基体表面
に、シリコンからなる半導体能動層を形成する第1の成
膜工程と、少なくとも希ガスを含む雰囲気中で前記半導
体能動層の表面をプラズマにさらすプラズマ処理工程
と、前記半導体能動層表面に、不純物が添加されたシリ
コンからなる不純物層を積層形成する第2の成膜工程と
を有することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜トランジスタ及び
その製造方法に係る。
【0002】
【従来の技術】従来、薄膜トランジスタは図2に示す方
法により製造していた。すなわち、ガラス等の基板10
上にゲート電極1を形成後、ゲート電極1を覆って絶縁
膜(例えば窒化シリコン膜)2を形成し、次いで、この
絶縁膜2上に半導体能動層となるi層3を形成する(図
2(a))。次ぎに、半導体能動層(i層)3の表面
に、不純物が添加された不純物層(n+層)4を積層す
る(図2(b))。
【0003】不純物層4形成後は、半導体能動層3、不
純物層4を所定形状に加工後、ソース電極7、ドレイン
電極6を形成し、最後にパッシベーション膜8を形成し
て薄膜トランジスタとする。
【0004】ところで、近時、薄膜トランジスタの特性
に対する要求が厳しくなっており、特に、従来よりもよ
り一層優れた移動度を有する薄膜トランジスタが要請さ
れている。
【0005】しかるに、上述した従来の薄膜トランジス
タではその特性には限界があり、上記要請には答えるこ
とができない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来よりも
優れた移動度を有する薄膜トランジスタ及びその製造方
法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
の薄膜トランジスタは、シリコンからなる半導体能動層
と、不純物が添加されたシリコンからなる不純物層とが
積層されており、前記半導体能動層の前記不純物層と接
する面には希ガス元素が添加されていることを特徴とす
る。
【0008】また、上記課題を解決するための薄膜トラ
ンジスタの製造方法は、基体表面に、シリコンからなる
半導体能動層を形成する第1の成膜工程と、少なくとも
希ガスを含む雰囲気中で前記半導体能動層の表面をプラ
ズマにさらすプラズマ処理工程と、前記半導体能動層表
面に、不純物が添加されたシリコンからなる不純物層を
積層形成する第2の成膜工程とを有することを特徴とす
る。
【0009】
【作用】以下に本発明の作用を本発明の実施態様ととも
に説明する。従来は、半導体能動層(i層)成膜後、直
ちに不純物層(n+層)の成膜を行っておりn+成膜前は
i層に対して何らの処理を施していなかった。またパッ
シベーション膜成膜前もi層に対しては何も処理を加え
ていなかった。
【0010】しかるに本発明者は、i層成膜後、i層表
面に希ガスプラズマを照射し、その後にn+層をを成膜
すると、完成された薄膜トランジスタの移動度は従来よ
り著しく向上することを見いだした。その理由は明かで
はない。ただ、n+層成膜に先立ち、i層表面に希ガス
プラズマを照射し、その後n+層を成膜すると、i層と
+層との界面には希ガス元素が存在することが確認さ
れ、さらに、i層とn+層との界面に希ガス元素が存在
した場合に限り移動度の著しい向上が認められることか
ら、この希ガス元素が移動度向上の原因となっていると
考えられる。
【0011】結局、i層とn+層との界面に希ガス元素
を存在せしめることにより移動度の著しい向上を図るこ
とができる。なお、ここでいう「界面」はi層の表面か
ら10nm程度の深さの部分をも含む。
【0012】なお、希ガスを存在せしめるには、H2
ス、PH3ガス、F2ガスを希ガスに混合しておくほうが
希ガス単独の場合よりもi層とn+層との界面に希ガス
元素が存在しやすくなるため好ましい。その理由は明か
ではない。
【0013】また、第1の成膜工程、プラズマ処理工
程、第2の成膜工程は350℃以下で行うことが好まし
い。350℃以下とした場合にi層とn+層との界面に
希ガス元素が存在しやすくなり、移動度もより良好とな
る。その理由も不明である。なお、300℃以下で行う
ことがより好ましい。
【0014】特に、希ガス元素の含有率が0.01原子
%を境として移動度が急激に向上するため、0.01原
子%以上含有せしめることが好ましい。なお、0.5原
子%を超えると移動度は減少を始める。従って、0.0
1原子%〜0.5原子%が好ましい(請求項2)。
【0015】なお、希ガス元素の含有量は、例えば、プ
ラズマの照射時間を長くすることにより多くすることが
でき、また、希ガスを他のガス(例えば水素ガス)によ
り希釈し、この希釈したガスによりプラズマを発生させ
れば希ガス元素の含有量を少なくすることができる。従
って、希ガスの希釈率やプラズマ照射時間を適宜制御す
ることにより所望の希ガス元素の含有率を得ることがで
きる。
【0016】なお、希ガスとしては、Heガス、Neガ
ス、Arガス、Xeガス、Krガスが適宜用いられる。
【0017】また、半導体能動層を形成する工程(第1
の成膜工程)と不純物層を積層する工程(第2の成膜工
程)とは、プラズマCVD成膜法により行うことが好ま
しい(請求項4)。第1の成膜工程、第2の成膜工程を
プラズマCVD成膜法により行う場合には、両成膜工程
を同じ成膜装置で行うことができ、プラズマ処理工程
(半導体能動層の表面をプラズマにさらす工程)も同じ
装置で導入ガスを換えるだけで行うことができる。この
ように、導入ガスを換えるだけで、同じ成膜装置で、第
1の成膜工程とプラズマ処理工程と第2の成膜工程とを
行うことができるということはそれぞれの工程後におけ
る層表面を大気にさらすことなく連続した成膜を行うこ
とができる(請求項5)ということであるから各層の表
面は、自然酸化物、水分などにより汚染されることがな
くより優れた特性の薄膜トランジスタを製造することが
できる。
【0018】
【実施例】以下に本発明の実施例を説明する。ただ、本
発明範囲は以下の実施例に限定されるものでないことは
いうまでもない。
【0019】(実施例1)図1に基づき実施例1を説明
する。本実施例では、まずガラス基板10上にゲート電
極1を形成した。次に、ゲート電極1を覆って絶縁膜
(窒化シリコン膜)2を300nmの厚さで成膜した。
なお、基板温度は250℃とした。次に、第1の成膜工
程を次ぎなる条件のプラズマCVD法により行うことに
より厚さ100nmのa−Si(i)層を形成した。
【0020】 原料ガス:SiH4 100sccm、 H2 400sccm ガス圧力:100Pa 基体温度:250℃ RF電力:100W 基 板 :4インチ角×16枚 電 極 :60cm角
【0021】第1の成膜工程終了後、基体を大気にさら
すことなく同じ装置内でプラズマ処理工程を次なる条件
で行った。 原料ガス:Ar 600sccm H2 400sccm ガス圧力:70Pa RF電力:400W 基体温度:250℃ 処理時間:30分
【0022】プラズマ処理工程終了後、第2の成膜工程
を次なる条件のプラズマCVD法により行うことにより
厚さ20nmのa−Si(n+)層を形成した。 原料ガス:SiH4 99sccm、 H2 400sccm PH3 1sccm ガス圧力:100Pa 基体温度:250℃ RF電力:100W 最終的には、ソース電極7、ドレイン電極6を形成後、
パッシベーション膜8を形成し、図1(d)に示す薄膜
トランジスタを作製した。
【0023】この薄膜トランジスタにつき移動度を測定
したところ、移動度は0.6(cm 2/Vsec)であ
った。また、i層とn+層との界面における希ガス元素
の含有率をTREX(全蛍光X線分析装置)およびSI
MSにより測定したところ、0.7原子%であった。
【0024】(比較例1)実施例1におけるプラズマ処
理工程を行わず、他の点は実施例1と同様にして薄膜ト
ランジスタを作製し、移動度を測定したところ、移動度
は0.3(cm2/Vsec)であった。
【0025】なお、i層とn+層との界面における希ガ
ス元素の含有率をTREXおよびSIMSにより測定し
たところ、ほぼ0原子%であった
【0026】(実施例2)本例では、希ガス元素の含有
率が移動度に与える影響について調べた。すなわち、本
例では、Arガスと水素ガスとの割合を変化させるとと
もにプラズマの照射時間を制御することによりArの含
有率を変え、それぞれについて移動度を測定した。その
結果を表1に示す。
【0027】
【表1】 (*)前述した比較例1の場合である。 表1から明らかな通り、0.01原子%を境として移動
度の向上はより顕著となている。また、0.5原子%を
超えても移動度はそれ以上は向上せず、飽和している。
【0028】(実施例3)本例では、プラズマ処理工程
を200℃〜360℃で行った。他の点は実施例1と同
様とした。その結果を表2に示す。
【0029】
【表2】 本例では、表2から明らかなように、移動度は、0.4
〜0.6(cm2/Vsec)であり、360℃でのプ
ラズマ処理工程では、比較例1よりは良好ではあった
が、実施例1よりは悪かった。
【0030】(比較例2)本例では、プラズマ処理工程
において、原料ガスを(H2 1000sccm)とし
た。他の点は実施例1と同様とした。
【0031】本例ではArの含有率は当然0%であっ
た。移動度は0.35(cm2/Vsec)であり、比
較例1よりは良好であったが、ArガスあるいはArガ
スとH 2ガスとの混合ガスよりは劣っている。これは、
水素のみによるプラズマ処理も移動度の向上に若干寄与
することを示す一方、ArガスとH2ガスとの混合ガス
を用いた場合には、それぞれを単独で用いた場合に比べ
著しい移動度の向上があることをも示している。
【0032】上記実施例では逆スタガー構造の薄膜トラ
ンジスタを例にとり説明したが、スタガー構造、コプラ
ナー構造、逆コプラナー構造であっても本発明は適用で
きることはいうまでもない。本発明の薄膜トランジスタ
は例えば、液晶表示装置、太陽電池、その他の電子素
子、電子部品に好適に応用することができる。
【0033】
【発明の効果】
(請求項1、請求項3)請求項1に係る薄膜トランジス
タは従来よりも優れた移動度を有する。 (請求項2)請求項2に係る薄膜トランジスタは他の場
合よりも移動度はより優れている。
【0034】(請求項3)従来よりも移動度が優れた薄
膜トランジスタを製造することができる。 (請求項4、請求項5)より簡易に、また、界面の汚染
のない膜を有する薄膜トランジスタを製造でき、より一
層、移動度が優れた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】実施例に係る薄膜トランジスタの製造工程を示
す概念図である。
【図2】従来例に係る薄膜トランジスタの製造工程を示
す概念図である。
【符号の説明】
1 ゲート電極、 2 絶縁膜(窒化シリコン膜)、 3 半導体能動層(i層)、 4 不純物層(n+層)、 5 希ガス元素、 6 ドレイン電極、 7 ソース電極、 8 パッシベーション膜、 10 基板。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 シリコンからなる半導体能動層と、 不純物が添加されたシリコンからなる不純物層とが積層
    されており、 前記半導体能動層の前記不純物層と接する面には希ガス
    元素が添加されていることを特徴とする薄膜トランジス
    タ。
  2. 【請求項2】 前記希ガス元素の含有量が0.01原子
    %〜0.5原子%であることを特徴とする請求項1記載
    の薄膜トランジスタ。
  3. 【請求項3】 基体表面に、シリコンからなる半導体能
    動層を形成する第1の成膜工程と、 少なくとも希ガスを含む雰囲気中で前記半導体能動層の
    表面をプラズマにさらすプラズマ処理工程と、 前記半導体能動層表面に、不純物が添加されたシリコン
    からなる不純物層を積層形成する第2の成膜工程とを有
    することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
  4. 【請求項4】 前記第1の成膜工程と前記第2の成膜工
    程とが、プラズマCVD成膜法によりなされることを特
    徴とする請求項3記載の薄膜トランジスタの製造方法。
  5. 【請求項5】 前記第1の成膜工程と前記プラズマ処理
    工程と前記第2の成膜工程とが、前記基体を大気中にさ
    らすことなく連続してなされることを特徴とする請求項
    3又は4記載の薄膜トランジスタの製造方法。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008166828A (ja) * 2001-06-01 2008-07-17 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置及びその作製方法
US7598159B2 (en) 2006-11-07 2009-10-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Method of fabricating thin film transistor substrate and thin film transistor substrate produced using the same
JP2010287618A (ja) * 2009-06-09 2010-12-24 Mitsubishi Electric Corp 薄膜トランジスタ及びその製造方法、並びに薄膜トランジスタアレイ基板及び表示装置
JP2011205090A (ja) * 2010-03-05 2011-10-13 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置とその作製方法

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