JPS60241268A - 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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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は薄膜トランジスタ（以下ＴＰＴと称する）に関
し特に低温プロセスにおいて安定性の大幅に改善された
ＴＰＴの製造方法に関するものである。従来シリコンを
能動領域として用いたＴＰＴの製造方法は、シラン（Ｓ
ｉＨ２）ガスを熱分解するＣＶＤ（化学的気相析出）法
によって多結晶シリコン薄膜、シランガスのグロー放電
分解によるプラズマＣＶＤ法等による非晶質シリコン薄
膜の堆積等の技術が使われているが、多結晶シリコンで
は、安価なガラス基板を用いるには全て低温行程を必要
とするため、ゲート絶縁膜としてＳｔＯ，。
し特に低温プロセスにおいて安定性の大幅に改善された
ＴＰＴの製造方法に関するものである。従来シリコンを
能動領域として用いたＴＰＴの製造方法は、シラン（Ｓ
ｉＨ２）ガスを熱分解するＣＶＤ（化学的気相析出）法
によって多結晶シリコン薄膜、シランガスのグロー放電
分解によるプラズマＣＶＤ法等による非晶質シリコン薄
膜の堆積等の技術が使われているが、多結晶シリコンで
は、安価なガラス基板を用いるには全て低温行程を必要
とするため、ゲート絶縁膜としてＳｔＯ，。
８１、Ｎ、等をスパッタリング法あるいはＣＶＤ法等に
より多結晶シリコン薄膜上に堆積せしめる方法が採られ
ている。面乍ら上記−製作方法の場合ガラス基板上にト
ランジスタアレイを形成するには、多結晶シリコン薄膜
をパターン状にエツチングし、しかる後にゲート絶縁膜
を形成する行程が必要であり、ＴＦＴとしての動作上段
も重要な、多結晶シリコンとゲート絶縁膜の界面が空気
中にさらされ、且つエツチング処理等により界面が汚染
されることは避けられない状況にあった。更に低温にお
いてゲート絶縁膜を形成する方法としてスパッタリング
法あるいはグロー放電分解法等の高周波電力を用いると
、加速された高エネルギーイオンが絶縁膜形成時に多結
晶シリコン薄膜表面の損傷を誘起し界面の劣化を起こす
。またＣＶＤ法によるゲート絶縁膜の形成は、界面の汚
染の影響を強く受け、ＴＦＴの閾値覗圧等の動作特性に
不安定性を引き起こす原因となっていた。プラズマＣＶ
Ｄ法による非晶質シリコン膜は、低温における成膜が可
能であり、ゲート絶縁膜の連続形成が可能であるが、非
晶質シリコン膜の実効キャリア移動度は低く周波数特性
が悪い。構造が不安定であるためデバイス駆動によって
経時変化が著しいという問題点がある。
より多結晶シリコン薄膜上に堆積せしめる方法が採られ
ている。面乍ら上記−製作方法の場合ガラス基板上にト
ランジスタアレイを形成するには、多結晶シリコン薄膜
をパターン状にエツチングし、しかる後にゲート絶縁膜
を形成する行程が必要であり、ＴＦＴとしての動作上段
も重要な、多結晶シリコンとゲート絶縁膜の界面が空気
中にさらされ、且つエツチング処理等により界面が汚染
されることは避けられない状況にあった。更に低温にお
いてゲート絶縁膜を形成する方法としてスパッタリング
法あるいはグロー放電分解法等の高周波電力を用いると
、加速された高エネルギーイオンが絶縁膜形成時に多結
晶シリコン薄膜表面の損傷を誘起し界面の劣化を起こす
。またＣＶＤ法によるゲート絶縁膜の形成は、界面の汚
染の影響を強く受け、ＴＦＴの閾値覗圧等の動作特性に
不安定性を引き起こす原因となっていた。プラズマＣＶ
Ｄ法による非晶質シリコン膜は、低温における成膜が可
能であり、ゲート絶縁膜の連続形成が可能であるが、非
晶質シリコン膜の実効キャリア移動度は低く周波数特性
が悪い。構造が不安定であるためデバイス駆動によって
経時変化が著しいという問題点がある。
本発明はかかる状況を鑑みて成されたもので、従来に比
較してゲート絶縁膜とシリコンの界面の汚染がなく、安
定な動作特性を有する薄膜トランジスタを安価なガラス
基板上に大面積にわたって形成する製造方法を提供する
ものである。
較してゲート絶縁膜とシリコンの界面の汚染がなく、安
定な動作特性を有する薄膜トランジスタを安価なガラス
基板上に大面積にわたって形成する製造方法を提供する
ものである。
以下図面に基づき本発明について具体的に説明する。第
１図に本発明に基づくシリコン薄膜形成装置冴の概要を
示す。（１つは真空槽、（＋２）は絶縁性基板（１６）
はＺｎ５ｅの光学窓、（１りはビームエキスパンダー（
１５）はレーザ発揖器（１６）は排気パルプ（＋７）ｉ
ｌ：カス導入パルプ（＋ａ）はマスフローコントローラ
（１９）はガスボンベ（２０）け遮光マスクを示す。
１図に本発明に基づくシリコン薄膜形成装置冴の概要を
示す。（１つは真空槽、（＋２）は絶縁性基板（１６）
はＺｎ５ｅの光学窓、（１りはビームエキスパンダー（
１５）はレーザ発揖器（１６）は排気パルプ（＋７）ｉ
ｌ：カス導入パルプ（＋ａ）はマスフローコントローラ
（１９）はガスボンベ（２０）け遮光マスクを示す。
該真空槽内に絶縁性基板を設置し、基板の前面に基板か
ら０．１〜２胴離して遮光マスクを設置する。
ら０．１〜２胴離して遮光マスクを設置する。
遮光マスクはトランジスタアレイのシリコン半導体層形
成領域がバターニイグされている。真空槽内に（１７）
のパルプを開放して水素、アルゴン、ヘリウム、ネオン
、キセノン等をキャリアガスとしてモノフランジンラン
、ジクロルシラン、四フッ化硅素等の所定ガスを導入し
、所定の内圧とした後、（１５）のレーザ発振器により
発振するレーザ光ヲ（１すのビームエキスパンダーによ
り、基板の大きさに近い平行光線として（１りの基板に
照射する。
成領域がバターニイグされている。真空槽内に（１７）
のパルプを開放して水素、アルゴン、ヘリウム、ネオン
、キセノン等をキャリアガスとしてモノフランジンラン
、ジクロルシラン、四フッ化硅素等の所定ガスを導入し
、所定の内圧とした後、（１５）のレーザ発振器により
発振するレーザ光ヲ（１すのビームエキスパンダーによ
り、基板の大きさに近い平行光線として（１りの基板に
照射する。
（２りの遮光マスクによって、トランジスタアレイの半
導体層形成領域の基板部分だけが局部加熱されシリコン
薄膜が形成される。レーザ光源としてはガラスの強く吸
収する赤外領域の発振波長が好ましく、炭酸ガスレーザ
の１０．５９μｍの発振波長を選べばモノシランガスの
光による直接分解も起こり、高い成長速度を得ることが
できる。複た加熱が局部的であるので真空槽内の内壁に
成膜することがなく、また真空槽内壁の汚染による不純
物の影響は極めて小さいという利点がある。また成膜様
の持つエネルギーはガス温度程度に低いので欠陥の少な
い薄膜形成が可能である。該シリコン薄膜はレーザパワ
ーによって多結晶構造、非晶質構造を選択することがで
きる。該シリコン薄膜に不純物ドーピングを行なう場合
には、前記ガス導入時にジポランＣＢ、ＨＩ＋） 三塩
化硅素（ｎｃ４）等を・同時に導入してＰ形の、ホスフ
ィン（ＰＨａ）、三塩化リン＜ＰＣｌｓ）、アル７ノ（
ＡａＨｇ）ｎを同時に導入してＮ形のシリコン薄膜が得
られる。こうして基板上に半導体層が形成された後に１
同一真空槽内で真空を破らずに前記所定ガスに加えてＯ
ｚ＋ＮｔＯ，ＣＯ等のガスを（１７）のパルプを開放し
て真空槽内に導入する。遮光マスク（２０）を移動した
後、前記半導体ノー形成と同様にレーザ発振器（１５）
により基板全面にレーザ光を照射すると基板表面の加熱
により表面にＳ ｉ Ｏｔのゲート絶縁膜が堆積される
。この一連の堆積工程により半導体とゲート絶縁膜の界
面は何ら汚染されず良好な界面を形成できる。史にゲー
ト絶縁膜形成時にシリコン薄膜表面ばレーザアニールを
同時に受けるため、界面状態はより向上する。本実施例
においては、半導体層に多結晶シリコン薄膜を形成する
ため、炭酸ガスレーザの出力を２０ｗ／ｃｊとし、モノ
シラ／ガスのガス圧力を１〜１０Ｔｏｒｒとすることで
多結晶シリコン薄膜が約１５００Ａ／’ｍｉｎの成膜速
度で成膜した。ゲート絶縁膜はモノシランガスとＮ、Ｏ
ガスを１：２の割合で混合し、混合ガスのガス圧力を１
−１０ Ｔ ｏ ｒ ｒとすることで５ｌｏ２Ｉｌ’Ａ
が約１００Ａ／ｍ ｉ ｎの成膜速度で成膜した。第２
図の（ａ）〜（、）に本発明に基づく薄膜トランジスタ
の製造行程を示す。第２図（、）は絶縁性基板として超
硬質ガラス（２２）を示している。基板としては軟化点
の低い並ガラスを使用してもトランジスタの製造は可能
である。第２図（ｂ）は、前記光照射による／リコン薄
膜の４積の状態を示す。多結晶シリコン薄膜（２５）が
１０００〜３ｏｏｏＸの薄厚でパターン状に堆積した。
導体層形成領域の基板部分だけが局部加熱されシリコン
薄膜が形成される。レーザ光源としてはガラスの強く吸
収する赤外領域の発振波長が好ましく、炭酸ガスレーザ
の１０．５９μｍの発振波長を選べばモノシランガスの
光による直接分解も起こり、高い成長速度を得ることが
できる。複た加熱が局部的であるので真空槽内の内壁に
成膜することがなく、また真空槽内壁の汚染による不純
物の影響は極めて小さいという利点がある。また成膜様
の持つエネルギーはガス温度程度に低いので欠陥の少な
い薄膜形成が可能である。該シリコン薄膜はレーザパワ
ーによって多結晶構造、非晶質構造を選択することがで
きる。該シリコン薄膜に不純物ドーピングを行なう場合
には、前記ガス導入時にジポランＣＢ、ＨＩ＋） 三塩
化硅素（ｎｃ４）等を・同時に導入してＰ形の、ホスフ
ィン（ＰＨａ）、三塩化リン＜ＰＣｌｓ）、アル７ノ（
ＡａＨｇ）ｎを同時に導入してＮ形のシリコン薄膜が得
られる。こうして基板上に半導体層が形成された後に１
同一真空槽内で真空を破らずに前記所定ガスに加えてＯ
ｚ＋ＮｔＯ，ＣＯ等のガスを（１７）のパルプを開放し
て真空槽内に導入する。遮光マスク（２０）を移動した
後、前記半導体ノー形成と同様にレーザ発振器（１５）
により基板全面にレーザ光を照射すると基板表面の加熱
により表面にＳ ｉ Ｏｔのゲート絶縁膜が堆積される
。この一連の堆積工程により半導体とゲート絶縁膜の界
面は何ら汚染されず良好な界面を形成できる。史にゲー
ト絶縁膜形成時にシリコン薄膜表面ばレーザアニールを
同時に受けるため、界面状態はより向上する。本実施例
においては、半導体層に多結晶シリコン薄膜を形成する
ため、炭酸ガスレーザの出力を２０ｗ／ｃｊとし、モノ
シラ／ガスのガス圧力を１〜１０Ｔｏｒｒとすることで
多結晶シリコン薄膜が約１５００Ａ／’ｍｉｎの成膜速
度で成膜した。ゲート絶縁膜はモノシランガスとＮ、Ｏ
ガスを１：２の割合で混合し、混合ガスのガス圧力を１
−１０ Ｔ ｏ ｒ ｒとすることで５ｌｏ２Ｉｌ’Ａ
が約１００Ａ／ｍ ｉ ｎの成膜速度で成膜した。第２
図の（ａ）〜（、）に本発明に基づく薄膜トランジスタ
の製造行程を示す。第２図（、）は絶縁性基板として超
硬質ガラス（２２）を示している。基板としては軟化点
の低い並ガラスを使用してもトランジスタの製造は可能
である。第２図（ｂ）は、前記光照射による／リコン薄
膜の４積の状態を示す。多結晶シリコン薄膜（２５）が
１０００〜３ｏｏｏＸの薄厚でパターン状に堆積した。
レーザ光（２６）の照射時間は２〜３分で成膜が完了で
きる。第２図（Ｃ）において、同一真空槽内でガス組成
を変更して５１０２膜をレーザ光（２６）の光照射によ
り形成した。この膜はゲート絶縁膜となるもので１５０
０＾の膜厚とした９第２図（ｄ） （、）は、本発明に
よりパターン状に形成された多結晶ノリコンノーを能動
領域とするＴＰＴの製作の工程を示す。第２図（ｄ）は
アルミニウムゲ−ト（２８）を形成し、該アルミニウム
ター） （２８）をマスクにしてリンイオンを注入（２
７） ｆるセルフアラインメント方式で作成した工程を
示す。注入リン原子の１ニ気的活性化け４５０ｃの窒素
雰囲気中で行ないソース領域（２９）、ドレイン領域（
３０）けＮ＋層となり、シート抵抗値は１０００〜２０
０００２勺であった。第２図（ｅ）はソース、ドレイン
領域へリアルごニウムコンタクト形成状帽を示す。眉間
絶縁膜のＳ ｉ Ｏ，（、！＋２）を堆積した後コンタ
クトホールを形成し、所定の寸法のソース、ドレイン電
極配線（６１）を形成する・ 本発明によるＮチャンネル型ＴＰＴの電気特性は閾値電
圧が１Ｖ以下であり、実効キャリア移動度は、１０−１
６ （ｄ／ Ｖ−ｓｅｅ） と、優れた特性を示した。
きる。第２図（Ｃ）において、同一真空槽内でガス組成
を変更して５１０２膜をレーザ光（２６）の光照射によ
り形成した。この膜はゲート絶縁膜となるもので１５０
０＾の膜厚とした９第２図（ｄ） （、）は、本発明に
よりパターン状に形成された多結晶ノリコンノーを能動
領域とするＴＰＴの製作の工程を示す。第２図（ｄ）は
アルミニウムゲ−ト（２８）を形成し、該アルミニウム
ター） （２８）をマスクにしてリンイオンを注入（２
７） ｆるセルフアラインメント方式で作成した工程を
示す。注入リン原子の１ニ気的活性化け４５０ｃの窒素
雰囲気中で行ないソース領域（２９）、ドレイン領域（
３０）けＮ＋層となり、シート抵抗値は１０００〜２０
０００２勺であった。第２図（ｅ）はソース、ドレイン
領域へリアルごニウムコンタクト形成状帽を示す。眉間
絶縁膜のＳ ｉ Ｏ，（、！＋２）を堆積した後コンタ
クトホールを形成し、所定の寸法のソース、ドレイン電
極配線（６１）を形成する・ 本発明によるＮチャンネル型ＴＰＴの電気特性は閾値電
圧が１Ｖ以下であり、実効キャリア移動度は、１０−１
６ （ｄ／ Ｖ−ｓｅｅ） と、優れた特性を示した。
直流バイアスの連続印加試検においても、ドレイン電流
、閾１直市圧に７・まとんど変化がみられず、安雉なＴ
ＰＴの製造が可能であった。
、閾１直市圧に７・まとんど変化がみられず、安雉なＴ
ＰＴの製造が可能であった。
更に半導体層の成膜が基板表面に限られるために１基板
上での不良率が大幅に低下した。また基板として安価な
ガラ７、基板を用いても加熱が局部的であるので、そり
などの変形が生じなかった。
上での不良率が大幅に低下した。また基板として安価な
ガラ７、基板を用いても加熱が局部的であるので、そり
などの変形が生じなかった。
更に基板のυ１熱時間、半導体層の成膜時間が大幅に短
縮された。
縮された。
本発明によれば信頼性の旨い薄膜トランジスタアレイが
、はとんど欠陥なく製造でき、大面積平面ディスプレイ
のスイッチング素子を提供することができる。
、はとんど欠陥なく製造でき、大面積平面ディスプレイ
のスイッチング素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明による／リコ／μ９１１９の堆４＊装置
の省成図である。 第２図（、）〜（、）は本発明忙よるＴＰＴの製造工程
の断面図を示す。 １１・・・真空槽 １２．２２・・・絶縁性基板 １５
・・・光学窓 １４・・・ビームエキスパンター １５
・・・レーザ発振器 １６・・・排気パルプ １７・・
・ガス導入パルプ １８・・・マスフローコントローラ
１９・・・ガスボンベ ２０．２４・・・遮光マスク
２１．２３・・・レーザ光 ２５・・・半導体層 ２
６・・・ゲート絶縁膜 ２８・・・ゲート電極 ２９，
３（１・・・ソース、ドレイン部 ５１・・・ソース、
ドレイン成極 ５２・・・層間絶縁膜。 以 ヒ 出願人 株式会社 諏訪精工舎 代理人弁理士 最 上 務 第１図 第２図
の省成図である。 第２図（、）〜（、）は本発明忙よるＴＰＴの製造工程
の断面図を示す。 １１・・・真空槽 １２．２２・・・絶縁性基板 １５
・・・光学窓 １４・・・ビームエキスパンター １５
・・・レーザ発振器 １６・・・排気パルプ １７・・
・ガス導入パルプ １８・・・マスフローコントローラ
１９・・・ガスボンベ ２０．２４・・・遮光マスク
２１．２３・・・レーザ光 ２５・・・半導体層 ２
６・・・ゲート絶縁膜 ２８・・・ゲート電極 ２９，
３（１・・・ソース、ドレイン部 ５１・・・ソース、
ドレイン成極 ５２・・・層間絶縁膜。 以 ヒ 出願人 株式会社 諏訪精工舎 代理人弁理士 最 上 務 第１図 第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （１） 絶縁性基板上にシリコン薄膜を堆積して素子を
形成する薄膜トランジスタの製造方法に於て、前記シリ
コン薄膜を素子毎に分離して堆積し、引き続き同一装置
内で連続的にゲート絶縁膜を堆積することを特徴とする
薄膜トランジスタの製造方法。 （２）＠記シリコン薄膜を素子毎に分離して堆積せしめ
る方法が、反応装置内部Ｋ ｉｆかれた前記絶縁基板上
に遮光マスクを通して光エネルギーを照射することによ
ってなされることを４？ ＋ｔとする特許請求の範囲第
１項記載の薄膜トランジスタの製造方法。 （６） 前記ゲート絶縁膜の堆積が、前記基板上に光エ
ネルギーを照射することによってなされることをｑ！ｊ
畝とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜トランジスタ
の製造方法。 （４）前記ゲート絶縁膜がＳｉＯｘ、ＳｉＮｘ、８ｉＣ
ｘ等のシリコン化合物薄膜であることを特徴とする特許
請求の範囲第１項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 |
|---|---|---|---|
| JP59097891A JPH0682683B2 (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59097891A JPH0682683B2 (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60241268A true JPS60241268A (ja) | 1985-11-30 |
| JPH0682683B2 JPH0682683B2 (ja) | 1994-10-19 |
Family
ID=14204375
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59097891A Expired - Fee Related JPH0682683B2 (ja) | 1984-05-16 | 1984-05-16 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0682683B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6298775A (ja) * | 1985-10-25 | 1987-05-08 | Canon Inc | 薄膜トランジスタおよびその製造方法 |
| JPH01128572A (ja) * | 1987-11-13 | 1989-05-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 薄膜トランジスタの製造方法 |
| US5686320A (en) * | 1995-01-20 | 1997-11-11 | Goldstar Co., Ltd. | Method for forming semiconductor layer of thin film transistor by using temperature difference |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5235596A (en) * | 1975-09-12 | 1977-03-18 | Hitachi Ltd | Burglar watch system |
| JPS5893277A (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-02 | Toshiba Corp | 薄膜半導体装置の製造方法 |
| JPS58165330A (ja) * | 1982-03-25 | 1983-09-30 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1984
- 1984-05-16 JP JP59097891A patent/JPH0682683B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5235596A (en) * | 1975-09-12 | 1977-03-18 | Hitachi Ltd | Burglar watch system |
| JPS5893277A (ja) * | 1981-11-30 | 1983-06-02 | Toshiba Corp | 薄膜半導体装置の製造方法 |
| JPS58165330A (ja) * | 1982-03-25 | 1983-09-30 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置の製造方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6298775A (ja) * | 1985-10-25 | 1987-05-08 | Canon Inc | 薄膜トランジスタおよびその製造方法 |
| JPH01128572A (ja) * | 1987-11-13 | 1989-05-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 薄膜トランジスタの製造方法 |
| US5686320A (en) * | 1995-01-20 | 1997-11-11 | Goldstar Co., Ltd. | Method for forming semiconductor layer of thin film transistor by using temperature difference |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0682683B2 (ja) | 1994-10-19 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |