JP2001210835A - 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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JP2001210835A
JP2001210835A JP2000382280A JP2000382280A JP2001210835A JP 2001210835 A JP2001210835 A JP 2001210835A JP 2000382280 A JP2000382280 A JP 2000382280A JP 2000382280 A JP2000382280 A JP 2000382280A JP 2001210835 A JP2001210835 A JP 2001210835A
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film transistor
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Hisashi Shindo
寿 進藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】薄膜トランジスタを製造する際に金属遮光層お
よび絶縁層をそれぞれ形成するために必要であった2回
の膜堆積工程を簡略化する。 【解決手段】絶縁基体上に金属膜を堆積して金属遮光層
を形成し、この遮光層の表面を酸化または窒化し、次い
でこの酸化または窒化された表面上に半導体層を堆積し
て、薄膜トランジスタを製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は薄膜トランジスタ(T
hin Film Transistor、以下、「TFT」という。)及
びその製造方法に関する。詳しくは、本発明は、液晶表
示装置あるいは光センサー等に用いるTFT及びそれを
製造するのに適した方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図7に従来の方法で製造された、液晶表
示装置あるいは光センサー等の透明基体上に形成された
TFTを示す。図7において、21は透明基体、22は
半導体層、23はゲート絶縁膜、24はゲート電極、2
5はソース/ドレイン領域、26は金属配線、27は層
間絶縁膜、28は保護膜、29は金属遮光層、30は絶
縁膜である。このようなTFTにおいて、光の半導体へ
の入射があると、off電流の増加、あるいは閾値電圧
の変化等が生じるため、遮光手段を設けるのが一般的で
あった。従来、このような目的で遮光を行うためには、
図7に示すように、金属遮光層29を形成したのち、半
導体層との絶縁を図るために絶縁膜30を堆積するのが
一般的であった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
例では金属遮光層および絶縁層をそれぞれ形成するため
に2回の膜堆積工程が必要であり、これがスループット
の低下につながるという欠点があった。
【0004】そこで、本発明は、前記欠点が解消された
薄膜トランジスタ及びその製造方法を提供することを課
題としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】従って本発明は、薄膜ト
ランジスタにおいて、絶縁基体上に、金属遮光層、該遮
光層の表面を酸化又は窒化させて形成した第1絶縁層、
該第1絶縁層上に形成した半導体層、該半導体層上に形
成した第2絶縁層、及び該第2絶縁層上に形成したゲー
ト電極、を有することとしている。
【0006】さらに、本発明は、薄膜トランジスタの製
造方法において、絶縁基体上に形成された金属遮光層上
に半導体層が形成されている薄膜トランジスタを製造す
る方法において、前記絶縁基体上に金属膜を堆積して前
記遮光層を形成する工程と、前記遮光層の表面を酸化又
は窒化する工程と、この酸化又は窒化された表面上に前
記半導体層を堆積する工程と、該半導体層上に絶縁層を
形成する工程と、該絶縁層上にゲート電極を形成する工
程と、を具備することとしている。
【0007】
【発明の実施の形態】具体的な態様を示すと、本発明の
方法に従って製造された薄膜電界効果トランジスタ(以
下、単に薄膜トランジスタという。)を示す図1におい
て、1は透明基体、2は半導体層、3はゲート絶縁膜、
4はゲート電極、5はソース/ドレイン領域、6は金属
配線、7は層間絶縁膜、8は保護膜、9は金属遮光層、
10は絶縁膜である。本発明の方法においては、透明基
体1の上に、Ta、Ti、W、Mo、Hfなどの高融点
金属から構成される金属遮光層9を堆積した後に、この
遮光層9の少なくとも一部、即ち、その表面を酸化また
は窒化することにより絶縁膜10を形成する。
【0008】さらに、前記遮光層を構成する金属は、T
a、Ti、W、Mo及びHfからなる群から選ばれた高
融点金属である。
【0009】また、前記遮光層は、Ta、Ti、W、M
o及びHfからなる群から選ばれた高融点金属のSi化
合物から構成される。
【0010】
【実施例】(実施例1) (1)図2に示す様に、石英基体11を素子形成領域の
み4000Åの深さでエッチングした後、高融点金属例
えばタンタル(Ta)膜をスパッタ法で5000Å堆積
して金属遮光層19を設け、ついで素子形成領域にだけ
残るようにその遮光層19をパターニングした。その
後、その基体を熱酸化炉に入れて酸素雰囲気で酸化する
ことにより絶縁層20としてのTa25膜を2000Å
の厚さで形成した。次に前記基体上に減圧CVD法によ
り核形成面となるべきSi34層101を500Åの厚
さで堆積した。次に非核形成面となるべきSiO2 層1
02を500Åの厚さで常圧CVD法により堆積した
後、素子形成領域の中心部に2μm角でSiO2 層のみ
をエッチングした。
【0011】(2)この基体をCVD装置に設置し、1
50Torr、1050℃、SiH 2Cl2/HCl/H
2 =0.53/1.6/100(l/min)の条件で
結晶形成処理し、図2に示すように、約高さ20μm、
直径40μmの山形のSi単結晶が各形成面を起点とし
て形成された。
【0012】(3)その後、コロイダルシリカ(平均粒
径0.01μm)を含んだ加工液を用いて通常行われて
いるシリコンウエハの表面研磨装置にて、圧力220g
/cm 2 、温度30〜40℃の範囲で研磨した。この結
果、図3に示すように、シリコン単結晶の研磨は、シリ
コン単結晶が素子形成領域の外のSiO2 膜と同じ高さ
になったところで研磨が停止され、膜厚4000ű2
00Åの平坦なSi単結晶層12´が得られた(図3)。
【0013】(4)次に図4に示すように、この基体を
石英管内でO2 雰囲気、1000℃、25分間加熱して
熱酸化を行うことにより、450ÅのゲートSiO2
13を形成した(図4)。
【0014】(5)その後、通常のMOS製造プロセス
と同様にして、減圧CVD法によりpoly−Si層を
堆積させた後、31+ (リン)を加速電圧70keVで8
×1015cm-2注入し、さらにパターニングすることに
よりゲート電極14を形成した(図4)。
【0015】(6)ゲート電極14をマスクとして、31
+ (リン)を加速電圧95keVで2×1015cm-2
入した後、950℃、30分間の熱処理を行ない、ソー
ス/ドレイン領域15を形成した(図5)。
【0016】(7)次に図6に示すように、層間絶縁膜
17として、常圧CVD法によりPSG膜6000Åを
堆積した後、コンタクトホールを形成し、スパッタ法に
よりAl−Si(1%)膜を1μm堆積させた後、パタ
ーニングすることにより配線16を形成した。最後に保
護膜18として、常圧CVD法によりPSG膜6000
Åを堆積させた。
【0017】(実施例2) (1)石英基体11上に金属遮光層となるチタン(T
i)膜をスパッタ法で5000Åの厚さで堆積した後、
素子形成領域にのみ残るようにパターニングした。その
後、その基体を熱酸化炉に入れ酸素雰囲気で酸化するこ
とにより、絶縁層であるTiO2 膜を2000Åの厚さ
で形成した。
【0018】(2)その基体上に、減圧CVD法により
800Åの厚さのpoly−Si層を堆積させた後、S
iをイオン打ち込みすることにより非晶質化させた。
【0019】(3)次に非晶質シリコン層を4μmピッ
チで1μm×1μmの大きさにパターニングした後、N
2 雰囲気で600℃、100時間のアニールを行うこと
により固相成長させた。
【0020】(4)次に選択エピタキシャル成長を用い
て、SiH4 とHClガスを原料ガスとしSi層を2μ
mの厚さで堆積させた。
【0021】(5)その後、前記の単結晶をミラーポリ
ッシュ法により3000Åまで研磨した。これにより石
英基体11上に4μmピッチで厚さ3000Åのメッシ
ュ状の単結晶層が形成された。
【0022】(6)その後、実施例1と同様に、石英管
内でO2 雰囲気、1000℃、25分間の熱酸化を行う
ことにより非晶質シリコン層を酸化し、450ÅのSi
2膜を形成した。
【0023】(7)その後、実施例1と同様に、通常の
MOS製造プロセスを用いてゲート電極を形成した後、
31+ (リン)をイオン注入することによりソース/ドレ
イン領域を形成した。
【0024】次に層間絶縁膜としてPSG膜を6000
Åの厚さで堆積させてコンタクトホールを形成した。そ
の後、Al−Si(1%)により配線を形成し、最後に
保護膜としてプラズマCVD法によりSiN膜を800
0Åの厚さで堆積させた。
【0025】(実施例3)以下に本発明に従ってpoly
−SiTFTを製造する実施例を説明する。
【0026】(1)石英基体11上に金属遮光層9とな
るタングステン(W)膜をスパッタ法で5000Åの厚
さで堆積した後、素子形成領域にのみ残るようにパター
ニングした。その後、基体を熱酸化炉に入れ酸素雰囲気
で酸化することにより、WO 3 膜を2000Åの厚さで
形成した。
【0027】(2)石英基体上に減圧CVD法を用いて
poly−Si層を3000Åの厚さで堆積させた。
【0028】(3)次に前記基体を石英管内でO2 雰囲
気、1000℃、35分間の熱酸化を行うことにより、
厚さ1000ÅのSiO2 膜を形成した。
【0029】(4)その後、実施例1と同様に、通常の
MOS製造プロセスを用いてゲート電極を形成した後、
31+ (リン)をイオン注入することによりソース/ドレ
イン領域を形成した。次に層間絶縁膜としてPSG膜を
6000Åの厚さで堆積させコンタクトホールを形成し
た。その後、Al−Si(1%)により配線を形成し、
最後に保護膜としてプラズマCVD法によりSiN膜を
8000Åの厚さで堆積させた。
【0030】
【発明の効果】以上に説明したように、本発明によれ
ば、従来の堆積法により金属遮光層と半導体層の絶縁層
とを別個の工程で形成する場合と比較して、熱酸化法又
は熱窒化法により一度に大量の基体を一括処理できるよ
うになったため、スループットが上がり、製造コストの
低減を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の薄膜トランジスタの断面図。
【図2】実施例1において薄膜トランジスタを製造する
工程を示す断面図。
【図3】図2の次の工程を示す断面図。
【図4】図3の次の工程を示す断面図。
【図5】図4の次の工程を示す断面図。
【図6】図5の次の工程を示す断面図。
【図7】従来の方法で製造された薄膜トランジスタを示
す断面図。
【符号の説明】 1,21 透明基体 11 石英基体 2,12,12´,22 半導体層 3,13,23 ゲート絶縁膜 4,14,24 ゲート電極 5,15,25 ソース/ドレイン領域 6,16,26 金属配線 7,17,27 層間絶縁膜 8,18,28 保護膜 9,19,29 金属遮光層 10,20,30 絶縁膜 101 Si34層 102 SiO2

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁基体上に、金属遮光層、該遮光層の表
    面を酸化又は窒化させて形成した第1絶縁層、該第1絶
    縁層上に形成した半導体層、該半導体層上に形成した第
    2絶縁層、及び該第2絶縁層上に形成したゲート電極、
    を有することを特徴とする薄膜トランジスタ。
  2. 【請求項2】前記遮光層を構成する金属が、Ta、T
    i、W、Mo及びHfからなる群から選ばれた高融点金
    属である請求項1記載の薄膜トランジスタ。
  3. 【請求項3】前記遮光層が、Ta、Ti、W、Mo及び
    Hfからなる群から選ばれた高融点金属のSi化合物か
    ら構成される請求項1記載の薄膜トランジスタ。
  4. 【請求項4】絶縁基体上に形成された金属遮光層上に半
    導体層が形成されている薄膜トランジスタを製造する方
    法において、前記絶縁基体上に金属膜を堆積して前記遮
    光層を形成する工程と、前記遮光層の表面を酸化又は窒
    化する工程と、この酸化又は窒化された表面上に前記半
    導体層を堆積する工程と、該半導体層上に絶縁層を形成
    する工程と、該絶縁層上にゲート電極を形成する工程
    と、を具備することを特徴とする薄膜トランジスタの製
    造方法。
  5. 【請求項5】前記遮光層を構成する金属が、Ta、T
    i、W、Mo及びHfからなる群から選ばれた高融点金
    属である請求項4記載の薄膜トランジスタの製造方法。
  6. 【請求項6】前記遮光層が、Ta、Ti、W、Mo及び
    Hfからなる群から選ばれた高融点金属のSi化合物か
    ら構成される請求項4記載の薄膜トランジスタの製造方
    法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20100132308A (ko) * 2009-06-09 2010-12-17 삼성전자주식회사 박막 트랜지스터 및 그 제조방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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