JP2506961B2 - 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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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、複合物薄膜の製造方法に関し、特に電子
サイクロトロン共鳴プラズマを用いたスパッタ法を改良
し、容易に特性の良好な複合物薄膜が得られる方法を提
供し、またその方法を薄膜トランジスタに応用して、ゲ
ート絶縁膜に起因する特性の不安定性が改良された薄膜
トランジスタの製造方法に関する。
サイクロトロン共鳴プラズマを用いたスパッタ法を改良
し、容易に特性の良好な複合物薄膜が得られる方法を提
供し、またその方法を薄膜トランジスタに応用して、ゲ
ート絶縁膜に起因する特性の不安定性が改良された薄膜
トランジスタの製造方法に関する。
従来の技術 電子サイクロトロン共鳴プラズマを用いたスパッタ法
は、従来から行われているRFプラズマスパッタ法に比べ
て、多量のプラズマを引き出せるため堆積速度が速いこ
とや、比較的高真空中（10-5Torr〜10-4Torr）で薄膜を
形成できるため、不純物の取り込みが少なく質の良い薄
膜を形成することができる。
は、従来から行われているRFプラズマスパッタ法に比べ
て、多量のプラズマを引き出せるため堆積速度が速いこ
とや、比較的高真空中（10-5Torr〜10-4Torr）で薄膜を
形成できるため、不純物の取り込みが少なく質の良い薄
膜を形成することができる。
また、Al2O3、Ta2O5、SiO2等の単独組成の膜に比べ、
これらを複合化した複合物薄膜の方が優れた特性を示す
ことも知られている（たとえば、シンソリッドフィルム
ズ（Thin Solid Films）誌52巻、69頁（1978年））。
そして、これらの複合物薄膜を得るには、ターゲットと
してこれらの組成を混ぜ合わせて焼結したセラミックス
を用いる方法や、合金あるいは多数の異なる組成からな
る金属小片を張り合わせた物を用いる方法がある。
これらを複合化した複合物薄膜の方が優れた特性を示す
ことも知られている（たとえば、シンソリッドフィルム
ズ（Thin Solid Films）誌52巻、69頁（1978年））。
そして、これらの複合物薄膜を得るには、ターゲットと
してこれらの組成を混ぜ合わせて焼結したセラミックス
を用いる方法や、合金あるいは多数の異なる組成からな
る金属小片を張り合わせた物を用いる方法がある。
薄膜トランジスタは、ソース・ドレイン電極間の半導
体の電気伝導度を半導体と接する絶縁膜を介して設けら
れた第三の電極（ゲート電極）に印加する電圧によって
制御するいわゆる電界効果型トランジスタとして知られ
ている。従来薄膜トランジスタは、大面積に渡ってスイ
ッチングアレーを形成し易い点、あるいは材料が安価な
ため低コストになり得るなどの点でイメージセンサある
いは液晶やEL表示装置等の駆動回路やスイッチングアレ
ーを目的に研究が続けられている。このような薄膜トラ
ンジスタにおいて、最も重要な点は、素子特性の変動が
なく長時間にわたって安定に動作することである。
体の電気伝導度を半導体と接する絶縁膜を介して設けら
れた第三の電極（ゲート電極）に印加する電圧によって
制御するいわゆる電界効果型トランジスタとして知られ
ている。従来薄膜トランジスタは、大面積に渡ってスイ
ッチングアレーを形成し易い点、あるいは材料が安価な
ため低コストになり得るなどの点でイメージセンサある
いは液晶やEL表示装置等の駆動回路やスイッチングアレ
ーを目的に研究が続けられている。このような薄膜トラ
ンジスタにおいて、最も重要な点は、素子特性の変動が
なく長時間にわたって安定に動作することである。
薄膜トランジスタ特性の経時変化の原因としては、半
導体膜中あるいは半導体膜とゲート絶縁膜との界面ある
いはゲート絶縁膜中にあって電子を捕獲することのでき
る電荷トラップによるものと考えられている。この内、
ゲート絶縁膜中に存在する電荷トラップは他の電荷トラ
ップに比べてその数が多く、また、絶縁膜中の伝導度が
低いため通常長い緩和時間を必要とすることから、薄膜
トランジスタ特性の長期的な経時変化の主たる原因であ
ると考えられている。絶縁膜中に電荷トラップが多く存
在したり、絶縁膜のリーク電流が大きいと、半導体膜と
絶縁膜との界面に形成されたチャネル中を移動する電子
が絶縁膜中に引き込まれ、電荷トラップに捕獲され、実
効的なゲート電圧が変化しドレイン電流が変動したりす
る。以上の点から安定なトランジスタ特性を有する素子
を実現するには、電荷トラップが少なくリーク電流の少
ない絶縁膜をゲート絶縁膜として用いることが望まし
い。
導体膜中あるいは半導体膜とゲート絶縁膜との界面ある
いはゲート絶縁膜中にあって電子を捕獲することのでき
る電荷トラップによるものと考えられている。この内、
ゲート絶縁膜中に存在する電荷トラップは他の電荷トラ
ップに比べてその数が多く、また、絶縁膜中の伝導度が
低いため通常長い緩和時間を必要とすることから、薄膜
トランジスタ特性の長期的な経時変化の主たる原因であ
ると考えられている。絶縁膜中に電荷トラップが多く存
在したり、絶縁膜のリーク電流が大きいと、半導体膜と
絶縁膜との界面に形成されたチャネル中を移動する電子
が絶縁膜中に引き込まれ、電荷トラップに捕獲され、実
効的なゲート電圧が変化しドレイン電流が変動したりす
る。以上の点から安定なトランジスタ特性を有する素子
を実現するには、電荷トラップが少なくリーク電流の少
ない絶縁膜をゲート絶縁膜として用いることが望まし
い。
発明が解決しようとする課題 二つ以上の主成分から成るセラミックスターゲットを
電子サイクロトロン共鳴プラズマによりスパッタして複
合物薄膜を形成する場合、スパッタ中にそれぞれの粒子
のスパッタ速度が異なるために、ターゲット表面の組成
が時々刻々と変化し、これにより複合物薄膜の組成比の
再現性が悪いという欠点があった。また、セラミックス
ターゲットは一般に不純物が多く、これらが膜中に入れ
ば欠陥を生成し、電子トラップとなる。
電子サイクロトロン共鳴プラズマによりスパッタして複
合物薄膜を形成する場合、スパッタ中にそれぞれの粒子
のスパッタ速度が異なるために、ターゲット表面の組成
が時々刻々と変化し、これにより複合物薄膜の組成比の
再現性が悪いという欠点があった。また、セラミックス
ターゲットは一般に不純物が多く、これらが膜中に入れ
ば欠陥を生成し、電子トラップとなる。
従来例で述べた合金あるいは多数の金属小片を張り合
わせたターゲットでは、製造が困難であることや、後者
においては面内での組成比にバラツキが生じる等の問題
があった。
わせたターゲットでは、製造が困難であることや、後者
においては面内での組成比にバラツキが生じる等の問題
があった。
また、プラズマ中にスパッタされた原子が二種類以上
存在すれば、イオン化率の違いからそれぞれの原子を効
率よくイオン化することが困難であり、酸化物や窒化物
を形成する場合には、生成膜の組成は化学量論的組成か
らずれやすく、欠陥を生成して、それが電子トラップと
なる。
存在すれば、イオン化率の違いからそれぞれの原子を効
率よくイオン化することが困難であり、酸化物や窒化物
を形成する場合には、生成膜の組成は化学量論的組成か
らずれやすく、欠陥を生成して、それが電子トラップと
なる。
以上のような理由から、従来の方法で形成した複合物
薄膜をゲート絶縁膜として用いた薄膜トランジスタでは
経時変化が大きく、再現性に乏しいという欠点があっ
た。
薄膜をゲート絶縁膜として用いた薄膜トランジスタでは
経時変化が大きく、再現性に乏しいという欠点があっ
た。
そこで、本発明は、以上のような問題点を解決して、
安定した特性を有する複合物薄膜を再現性よく製造する
方法、及びその方法によって製造した複合物薄膜をゲー
ト絶縁膜に用いて高性能の薄膜トランジスタを製造する
方法を提供することを目的としている。
安定した特性を有する複合物薄膜を再現性よく製造する
方法、及びその方法によって製造した複合物薄膜をゲー
ト絶縁膜に用いて高性能の薄膜トランジスタを製造する
方法を提供することを目的としている。
課題を解決するための手段 本発明は、薄膜トランジスタの製造方法において、タ
ンタルを主成分とするターゲット電極が設置された真空
容器内にアルミニウムの有機金属化合物を主成分とする
第１のガスを導入し、電界と磁界を印加して発生させた
電子サイクロトロン共鳴プラズマによりターゲット電極
をスパッタするとともに第１のガスを分解して、プラズ
マ中に保持された基板上にタンタルとアルミニウムを主
成分とする第１の複合酸化物を形成する工程と、第１の
複合酸化物を形成する工程の後真空容器内にシリコンの
水素化物を主成分とする第２のガスを導入し、電界と磁
界を印加して発生させた電子サイクロトロン共鳴プラズ
マによりターゲット電極をスパッタするとともに第２の
ガスを分解して、第１の複合酸化物上にタンタルとシリ
コンを主成分とする第２の複合酸化物を形成し、第１の
複合酸化物と前記第２の複合酸化物によりゲート絶縁膜
を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上に半導体薄膜を
形成する工程とを有する構成となっている。
ンタルを主成分とするターゲット電極が設置された真空
容器内にアルミニウムの有機金属化合物を主成分とする
第１のガスを導入し、電界と磁界を印加して発生させた
電子サイクロトロン共鳴プラズマによりターゲット電極
をスパッタするとともに第１のガスを分解して、プラズ
マ中に保持された基板上にタンタルとアルミニウムを主
成分とする第１の複合酸化物を形成する工程と、第１の
複合酸化物を形成する工程の後真空容器内にシリコンの
水素化物を主成分とする第２のガスを導入し、電界と磁
界を印加して発生させた電子サイクロトロン共鳴プラズ
マによりターゲット電極をスパッタするとともに第２の
ガスを分解して、第１の複合酸化物上にタンタルとシリ
コンを主成分とする第２の複合酸化物を形成し、第１の
複合酸化物と前記第２の複合酸化物によりゲート絶縁膜
を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上に半導体薄膜を
形成する工程とを有する構成となっている。
作用 本発明によれば、複合物薄膜の組成の一つはターゲッ
トから、またもう一方の組成はガスを用いて供給してい
るので、これには高純度の金属からなるターゲットや、
高純度ガスソースを容易に利用することができ、膜中へ
の不純物の混入を少なくして、欠陥すなわち電子トラッ
プの少ない複合物薄膜を形成することができる。また、
ターゲットとして単独組成のものを用いることができる
ため、再現性よく同一組成の複合物薄膜を形成すること
ができる。
トから、またもう一方の組成はガスを用いて供給してい
るので、これには高純度の金属からなるターゲットや、
高純度ガスソースを容易に利用することができ、膜中へ
の不純物の混入を少なくして、欠陥すなわち電子トラッ
プの少ない複合物薄膜を形成することができる。また、
ターゲットとして単独組成のものを用いることができる
ため、再現性よく同一組成の複合物薄膜を形成すること
ができる。
また、ハロゲン化物、水素化物、有機金属化合物から
なるガスは化学反応により分解して容易にイオン化する
ため、低いエネルギーでもイオン化効率が高く、プラズ
マのエネルギーはおもにスパッタされた原子をイオン化
するために使われるため、生成膜の組成は化学量論的組
成からのずれが少なく、良好な複合物薄膜を形成するこ
とができる。
なるガスは化学反応により分解して容易にイオン化する
ため、低いエネルギーでもイオン化効率が高く、プラズ
マのエネルギーはおもにスパッタされた原子をイオン化
するために使われるため、生成膜の組成は化学量論的組
成からのずれが少なく、良好な複合物薄膜を形成するこ
とができる。
また、原料の一部はガスにより供給するため、スパッ
タのみによるよりも成膜速度を大きくすることができ
る。
タのみによるよりも成膜速度を大きくすることができ
る。
以上に述べた作用により本発明の複合物薄膜の製造方
法を薄膜トランジスタのゲート絶縁膜に用いれば、電荷
トラップが少ないため、薄膜トランジスタ特性の経時変
化を従来方法に比べて大幅に改善することができる。
法を薄膜トランジスタのゲート絶縁膜に用いれば、電荷
トラップが少ないため、薄膜トランジスタ特性の経時変
化を従来方法に比べて大幅に改善することができる。
実施例 以下、本発明の実施例を図面にもとずいて説明する。
第１図は本発明の複合物薄膜の製造方法の一実施例を
示すため電子サイクロトロン共鳴プラズマを用いたスパ
ッタ装置の概略構造図である。
示すため電子サイクロトロン共鳴プラズマを用いたスパ
ッタ装置の概略構造図である。
装置はプラズマ室１と試料室２とで構成され、前記プ
ラズマ室１は2.45GHzのマイクロ波源が取り付けられ、
電子サイクロトロン共鳴条件を満たすために必要な0.08
75T以上の磁界を発生するコイル３で取り囲まれてい
る。前記試料室２の中にはプラズマによりスパッタされ
るターゲット６およひ支持台５が設けられ、支持台５の
上には基板４が支持されている。このほかにプラズマ化
しようとするガスのガス導入口７およびスパッタ用のガ
ス導入口８が設けられている。
ラズマ室１は2.45GHzのマイクロ波源が取り付けられ、
電子サイクロトロン共鳴条件を満たすために必要な0.08
75T以上の磁界を発生するコイル３で取り囲まれてい
る。前記試料室２の中にはプラズマによりスパッタされ
るターゲット６およひ支持台５が設けられ、支持台５の
上には基板４が支持されている。このほかにプラズマ化
しようとするガスのガス導入口７およびスパッタ用のガ
ス導入口８が設けられている。
このガス導入口８よりアルゴンや酸素等のガスを導入
して電子サイクロトロン共鳴によりプラズマ化して、バ
イアスを印加したターゲット６に引き込みスパッタを行
う。同時にガス導入口７よりハロゲン化物、水素化物、
有機金属化合物からなるガスを試料室２内に導入して、
引き出されたプラズマにより分解して基板４の上に所望
の複合物薄膜を形成するものである。
して電子サイクロトロン共鳴によりプラズマ化して、バ
イアスを印加したターゲット６に引き込みスパッタを行
う。同時にガス導入口７よりハロゲン化物、水素化物、
有機金属化合物からなるガスを試料室２内に導入して、
引き出されたプラズマにより分解して基板４の上に所望
の複合物薄膜を形成するものである。
排気はターボポンプと油回転ポンプとで行い、膜形成
前の真空度は、10-4〜10-5Torrである。
前の真空度は、10-4〜10-5Torrである。
この方法を用いて酸化アルミニウム（Al2O3）と、酸
化タンタル（Ta2O5）との複合物薄膜を形成する方法を
以下に述べる。
化タンタル（Ta2O5）との複合物薄膜を形成する方法を
以下に述べる。
ターゲット６として5N以上の純度を有するタンタル金
属（Ta）を用いた。試料室２の中にアルミニウムの有機
金属化合物であるトリメチルアルミニウム（Al（CH3）
３）をアルゴンガスにより100倍に希釈したガスを、5ml
/分の流量で導入し、同時に酸素ガスを5ml/分の流量で
導入した。次ぎに、アルゴンガスをプラズマ室１に導入
してプラズマ化して、発散磁界に沿って試料室２に引き
出し、バイアスを印加したタンタルターゲットをスパッ
タした。余剰のプラズマにより同時にトリメチルアルミ
ニウムを分解した。
属（Ta）を用いた。試料室２の中にアルミニウムの有機
金属化合物であるトリメチルアルミニウム（Al（CH3）
３）をアルゴンガスにより100倍に希釈したガスを、5ml
/分の流量で導入し、同時に酸素ガスを5ml/分の流量で
導入した。次ぎに、アルゴンガスをプラズマ室１に導入
してプラズマ化して、発散磁界に沿って試料室２に引き
出し、バイアスを印加したタンタルターゲットをスパッ
タした。余剰のプラズマにより同時にトリメチルアルミ
ニウムを分解した。
これにより基板４上へ成膜が行われ、一分間に約50〜
100nmの速度で酸化アルミニウムと、酸化タンタルとの
複合物薄膜を形成することができた。
100nmの速度で酸化アルミニウムと、酸化タンタルとの
複合物薄膜を形成することができた。
真空度を５×10-5Torrとして、150nmの膜厚を有する
酸化アルミニウムと、酸化タンタルとの複合物薄膜を形
成したところ、比誘電率、誘電損失及び絶縁破壊電界強
度はそれぞれ、15、0.2％以下、5.0×106V/cmとなっ
た。これは従来の酸化アルミニウムと酸化タンタルとの
複合セラミックスをターゲットとして用いて、あるいは
アルミニウムとタンタルとの合金をターゲットとして用
いてスパッタのみにより得られる複合物薄膜と比較する
と、絶縁破壊電界強度で２倍程度大きくすることができ
た。また、ピンホール等もほとんど観測されず優れた薄
膜が形成された。この原因としては、アルミニウム原子
やタンタル原子のイオン化や励起が効率よく行われ、酸
素との反応が促進されたものと思われる。
酸化アルミニウムと、酸化タンタルとの複合物薄膜を形
成したところ、比誘電率、誘電損失及び絶縁破壊電界強
度はそれぞれ、15、0.2％以下、5.0×106V/cmとなっ
た。これは従来の酸化アルミニウムと酸化タンタルとの
複合セラミックスをターゲットとして用いて、あるいは
アルミニウムとタンタルとの合金をターゲットとして用
いてスパッタのみにより得られる複合物薄膜と比較する
と、絶縁破壊電界強度で２倍程度大きくすることができ
た。また、ピンホール等もほとんど観測されず優れた薄
膜が形成された。この原因としては、アルミニウム原子
やタンタル原子のイオン化や励起が効率よく行われ、酸
素との反応が促進されたものと思われる。
本実施例ではハロゲン化物、水素化物、有機金属化合
物からなるガスを、あらかじめアルゴンガスにより希釈
して、真空容器内に導入したが、アルゴンガス以外の希
ガスを用いてもなんらさしつかえなく、希釈せずに導入
してもよい。
物からなるガスを、あらかじめアルゴンガスにより希釈
して、真空容器内に導入したが、アルゴンガス以外の希
ガスを用いてもなんらさしつかえなく、希釈せずに導入
してもよい。
本発明において、ハロゲン化物、水素化物、有機金属
化合物からなるガスの流量を変化させれば、複合物薄膜
の主成分の比率を膜厚方向で連続して任意に変化させる
ことができる。これにより、複合物薄膜の上にさらに異
種の薄膜を、たとえば抵抗加熱等の別の装置を用いて形
成するような場合には、これら薄膜間の界面特性が良好
となるような膜構成を、複合物薄膜の特性を大きく変化
させることなく自由に設定することができる。ガスの種
類を変えても、連続して複合物薄膜の組成を変えること
ができ、同様の効果が得られる。
化合物からなるガスの流量を変化させれば、複合物薄膜
の主成分の比率を膜厚方向で連続して任意に変化させる
ことができる。これにより、複合物薄膜の上にさらに異
種の薄膜を、たとえば抵抗加熱等の別の装置を用いて形
成するような場合には、これら薄膜間の界面特性が良好
となるような膜構成を、複合物薄膜の特性を大きく変化
させることなく自由に設定することができる。ガスの種
類を変えても、連続して複合物薄膜の組成を変えること
ができ、同様の効果が得られる。
つぎに、本発明の薄膜トランジスタの製造方法の一実
施例を第２図を用いて説明する。
施例を第２図を用いて説明する。
まずはじめに、ガラス等の絶縁性基板９上に100nm程
度の膜厚を有するAlからなるゲート電極10を例えば真空
蒸着法やホトリソグラフィ技術を用いて所定の形状に作
成する。さらにそのゲート電極10を含む前記絶縁性基板
９上に200nm程度の膜厚を有する、酸化アルミニウムと
酸化タンタルとの複合絶縁膜からなるゲート絶縁膜11を
前記した実施例と同様の方法で形成する。さらにその上
に、50nm程度の膜厚を有し、抵抗加熱法により形成され
たCdSeからなる半導体膜12を周知のホトリソグラフィ技
術を用いて作成する。さらにその上に、数〜数十ミクロ
ンの所定の間隔を隔てて100nm程度の膜厚を有するAlか
らなるソース電極13及びドレイン電極14を、例えば、真
空蒸着法やホトリソグラフィ技術を用いて所定の形状に
作成する。
度の膜厚を有するAlからなるゲート電極10を例えば真空
蒸着法やホトリソグラフィ技術を用いて所定の形状に作
成する。さらにそのゲート電極10を含む前記絶縁性基板
９上に200nm程度の膜厚を有する、酸化アルミニウムと
酸化タンタルとの複合絶縁膜からなるゲート絶縁膜11を
前記した実施例と同様の方法で形成する。さらにその上
に、50nm程度の膜厚を有し、抵抗加熱法により形成され
たCdSeからなる半導体膜12を周知のホトリソグラフィ技
術を用いて作成する。さらにその上に、数〜数十ミクロ
ンの所定の間隔を隔てて100nm程度の膜厚を有するAlか
らなるソース電極13及びドレイン電極14を、例えば、真
空蒸着法やホトリソグラフィ技術を用いて所定の形状に
作成する。
本発明の薄膜トランジスタの効果を調べるため第２図
のゲート絶縁膜11として、本発明の方法で形成した薄膜
トランジスタ（Ａ）と、酸化アルミニウムと酸化タンタ
ルとの複合セラミックスターゲットを用いて、従来のス
パッタのみにより形成した薄膜トランジスタ（Ｂ）の経
時変化特性を比較評価した。
のゲート絶縁膜11として、本発明の方法で形成した薄膜
トランジスタ（Ａ）と、酸化アルミニウムと酸化タンタ
ルとの複合セラミックスターゲットを用いて、従来のス
パッタのみにより形成した薄膜トランジスタ（Ｂ）の経
時変化特性を比較評価した。
第３図は、ゲート電圧、ドレイン電圧を共に10Vとし
て、測定開始時のドレイン電流をId0としてId/Id0の経
時変化を示している。本発明の方法による薄膜トランジ
スタの結果は実線で、従来技術による薄膜トランジスタ
の結果は破線で示している。複合絶縁膜中の不純物や酸
素欠陥に起因する電荷トラップが、本発明の方法では極
力減少しており、従来例の薄膜トランジスタよりも大幅
に改善されることがわかった。
て、測定開始時のドレイン電流をId0としてId/Id0の経
時変化を示している。本発明の方法による薄膜トランジ
スタの結果は実線で、従来技術による薄膜トランジスタ
の結果は破線で示している。複合絶縁膜中の不純物や酸
素欠陥に起因する電荷トラップが、本発明の方法では極
力減少しており、従来例の薄膜トランジスタよりも大幅
に改善されることがわかった。
半導体膜との界面特性の良否を判断する方法の一つに
膜の付着強度を測定する方法がある。この方法によれ
ば、半導体膜が例えばセレン化カドミウム（CdSe）の場
合、酸化アルミニウムと酸化タンタルとの複合物薄膜と
の付着強度は０〜300kg・cm-2であり、酸化シリコンと
酸化タンタルとの複合物薄膜との付着強度は500〜600kg
・cm-2であり、後者のほうが優れていることがわかっ
た。これにより、薄膜トランジスタの電気特性も大幅に
改善されることがわかった。従って、薄膜トランジスタ
のゲート絶縁膜を形成するにあたり、まずタンタルを主
成分とするターゲット電極を用い、アルミニウムの有機
金属化合物を主成分とするガスを真空容器内に導入して
タンタルとアルミニウムを主成分とする複合酸化物を形
成した後に、前述したように、ターゲットはそのままで
シリコンの水素化物を主成分とするガスを真空容器内に
導入してタンタルとシリコンを主成分とする複合酸化物
をタンタルとアルミニウムを主成分とする複合酸化物上
に形成してやれば、その上に形成される半導体膜との付
着強度が高いゲート絶縁膜を形成することができる。半
導体膜はなんであっても同様の傾向を示し、また、酸化
アルミニウムと酸化タンタルとの複合物薄膜は誘電率が
大きいため、薄膜トランジスタの相互コンダクタンスを
特に大きくすることができる。
膜の付着強度を測定する方法がある。この方法によれ
ば、半導体膜が例えばセレン化カドミウム（CdSe）の場
合、酸化アルミニウムと酸化タンタルとの複合物薄膜と
の付着強度は０〜300kg・cm-2であり、酸化シリコンと
酸化タンタルとの複合物薄膜との付着強度は500〜600kg
・cm-2であり、後者のほうが優れていることがわかっ
た。これにより、薄膜トランジスタの電気特性も大幅に
改善されることがわかった。従って、薄膜トランジスタ
のゲート絶縁膜を形成するにあたり、まずタンタルを主
成分とするターゲット電極を用い、アルミニウムの有機
金属化合物を主成分とするガスを真空容器内に導入して
タンタルとアルミニウムを主成分とする複合酸化物を形
成した後に、前述したように、ターゲットはそのままで
シリコンの水素化物を主成分とするガスを真空容器内に
導入してタンタルとシリコンを主成分とする複合酸化物
をタンタルとアルミニウムを主成分とする複合酸化物上
に形成してやれば、その上に形成される半導体膜との付
着強度が高いゲート絶縁膜を形成することができる。半
導体膜はなんであっても同様の傾向を示し、また、酸化
アルミニウムと酸化タンタルとの複合物薄膜は誘電率が
大きいため、薄膜トランジスタの相互コンダクタンスを
特に大きくすることができる。
本実施例では、半導体膜としてCdSeを用いた場合につ
いて述べたが、CdS、CdTeあるいはそれらの固溶体の場
合にも本発明の効果が大であることがわかった。
いて述べたが、CdS、CdTeあるいはそれらの固溶体の場
合にも本発明の効果が大であることがわかった。
発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明の複合物薄膜
の製造方法によれば、膜中への不純物の混入が少なく、
イオン化効率が高いため欠陥すなわち電子トラップの少
ない複合物薄膜を形成することができ、また、再現性よ
く同一組成の複合物薄膜を形成することができる。ま
た、本発明の複合物薄膜の製造方法を薄膜トランジスタ
のゲート絶縁膜に用いれば、電荷トラップが少ないた
め、薄膜トランジスタ特性の経時変化を従来方法に比べ
て大幅に改善することができ、各種表示装置の駆動等に
広く利用できるものである。
の製造方法によれば、膜中への不純物の混入が少なく、
イオン化効率が高いため欠陥すなわち電子トラップの少
ない複合物薄膜を形成することができ、また、再現性よ
く同一組成の複合物薄膜を形成することができる。ま
た、本発明の複合物薄膜の製造方法を薄膜トランジスタ
のゲート絶縁膜に用いれば、電荷トラップが少ないた
め、薄膜トランジスタ特性の経時変化を従来方法に比べ
て大幅に改善することができ、各種表示装置の駆動等に
広く利用できるものである。
第１図は本発明の複合物薄膜の製造方法の一実施例を説
明するための電子サイクロトロン共鳴プラズマスパッタ
装置の概略構造図、第２図は本発明の薄膜トランジスタ
の製造方法を説明するための薄膜トランジスタの断面
図、第３図は薄膜トランジスタ特性の経時変化を示す図
である。 １……プラズマ室２……試料室、３……コイル、４……
基板、５……支持台、６……ターゲット、７……ガス導
入口、８……ガス導入口、９……絶縁性基板、10……ゲ
ート電極、11……ゲート絶縁膜、12……半導体膜、13…
…ソース電極、14……ドレイン電極
明するための電子サイクロトロン共鳴プラズマスパッタ
装置の概略構造図、第２図は本発明の薄膜トランジスタ
の製造方法を説明するための薄膜トランジスタの断面
図、第３図は薄膜トランジスタ特性の経時変化を示す図
である。 １……プラズマ室２……試料室、３……コイル、４……
基板、５……支持台、６……ターゲット、７……ガス導
入口、８……ガス導入口、９……絶縁性基板、10……ゲ
ート電極、11……ゲート絶縁膜、12……半導体膜、13…
…ソース電極、14……ドレイン電極
Claims (2)
- 【請求項１】タンタルを主成分とするターゲット電極が
設置された真空容器内にアルミニウムの有機金属化合物
を主成分とする第１のガスを導入し、電界と磁界を印加
して発生させた電子サイクロトロン共鳴プラズマにより
前記ターゲット電極をスパッタするとともに前記第１の
ガスを分解して、前記プラズマ中に保持された基板上に
タンタルとアルミニウムを主成分とする第１の複合酸化
物を形成する工程と、前記第１の複合酸化物を形成する
工程の後前記真空容器内にシリコンの水素化物を主成分
とする第２のガスを導入し、電界と磁界を印加して発生
させた電子サイクロトロン共鳴プラズマにより前記ター
ゲット電極をスパッタするとともに前記第２のガスを分
解して、前記第１の複合酸化物上にタンタルとシリコン
を主成分とする第２の複合酸化物を形成し、前記第１の
複合酸化物と前記第２の複合酸化物によりゲート絶縁膜
を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上に半導体薄膜を
形成する工程とを有する薄膜トランジスタの製造方法。 - 【請求項２】有機金属化合物または水素化物からなるガ
スを、あらかじめヘリウム、ネオン、アルゴンの内少な
くとも一つの希ガスにより希釈して真空容器内に導入す
ることを特徴とする請求項１に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 |
|---|---|---|---|
| JP63184957A JP2506961B2 (ja) | 1988-07-25 | 1988-07-25 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63184957A JP2506961B2 (ja) | 1988-07-25 | 1988-07-25 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0234926A JPH0234926A (ja) | 1990-02-05 |
| JP2506961B2 true JP2506961B2 (ja) | 1996-06-12 |
Family
ID=16162308
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63184957A Expired - Lifetime JP2506961B2 (ja) | 1988-07-25 | 1988-07-25 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2506961B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3430036B2 (ja) * | 1998-10-29 | 2003-07-28 | 松下電器産業株式会社 | 薄膜の形成方法及び半導体発光素子の製造方法 |
| WO2011108382A1 (en) * | 2010-03-05 | 2011-09-09 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing semiconductor device |
| US9496405B2 (en) | 2010-05-20 | 2016-11-15 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing semiconductor device including step of adding cation to oxide semiconductor layer |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6050167A (ja) * | 1983-08-26 | 1985-03-19 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | プラズマ付着装置 |
| JPS59182572A (ja) * | 1983-03-31 | 1984-10-17 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜トランジスタとその製造方法 |
-
1988
- 1988-07-25 JP JP63184957A patent/JP2506961B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0234926A (ja) | 1990-02-05 |
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Legal Events
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