JP2655126B2 - 薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents
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- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、薄膜トランジスタの製
造方法に関し、特にアクティブマトリクス型液晶ディス
プレイ駆動用の薄膜トランジスタの製造方法に関する。
造方法に関し、特にアクティブマトリクス型液晶ディス
プレイ駆動用の薄膜トランジスタの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の薄膜トランジスタは、図３に示す
ように、ガラス等の透明絶縁基板１の上に形成したゲー
ト電極２を含む表面にゲート絶縁膜３を形成し、ゲート
絶縁膜３の上にアモルファスシリコン膜（以下ａ−Ｓｉ
膜と記す）４およびリンをドープしたｎ+ 型ａ−Ｓｉ膜
５を順次堆積して島状にパターニングし、活性層を形成
する。
ように、ガラス等の透明絶縁基板１の上に形成したゲー
ト電極２を含む表面にゲート絶縁膜３を形成し、ゲート
絶縁膜３の上にアモルファスシリコン膜（以下ａ−Ｓｉ
膜と記す）４およびリンをドープしたｎ+ 型ａ−Ｓｉ膜
５を順次堆積して島状にパターニングし、活性層を形成
する。
【０００３】次に、この活性層を含む表面に金属膜を堆
積してパターニングし、ソース電極６およびドレイン電
極７を形成し、ソースおよびドレイン電極６，７をマス
クとしてｎ+ 型ａ−Ｓｉ膜５をエッチングして除去し活
性層のチャネル領域に堀込みを設ける。
積してパターニングし、ソース電極６およびドレイン電
極７を形成し、ソースおよびドレイン電極６，７をマス
クとしてｎ+ 型ａ−Ｓｉ膜５をエッチングして除去し活
性層のチャネル領域に堀込みを設ける。
【０００４】次に、チャネル領域のａ−Ｓｉ膜４および
ソース電極６，ドレイン電極７を含む表面に窒化シリコ
ン膜等の絶縁保護膜１０およびａ−Ｓｉ膜からなる遮光
膜１１を順次堆積してパターニングし、薄膜トランジス
タを構成する（特開昭６０−１１７６９０号公報参
照）。
ソース電極６，ドレイン電極７を含む表面に窒化シリコ
ン膜等の絶縁保護膜１０およびａ−Ｓｉ膜からなる遮光
膜１１を順次堆積してパターニングし、薄膜トランジス
タを構成する（特開昭６０−１１７６９０号公報参
照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】一般に、ａ−Ｓｉを用
いたチャネル堀込み型の薄膜トランジスタでは、エッチ
ングされた後のチャネル領域の表面は大変敏感でその状
態がＴＦＴ特性に大きな影響を与える。そのため、従来
の薄膜トランジスタでは、この部分の保護を目的として
窒化シリコン膜等の絶縁保護膜をエッチングされたチャ
ネル領域の界面上に形成している。また、この薄膜トラ
ンジスタは光に対しても敏感であるため、上述の保護絶
縁膜の上にａ−Ｓｉ膜からなる遮光膜を積層して形成し
ていた。
いたチャネル堀込み型の薄膜トランジスタでは、エッチ
ングされた後のチャネル領域の表面は大変敏感でその状
態がＴＦＴ特性に大きな影響を与える。そのため、従来
の薄膜トランジスタでは、この部分の保護を目的として
窒化シリコン膜等の絶縁保護膜をエッチングされたチャ
ネル領域の界面上に形成している。また、この薄膜トラ
ンジスタは光に対しても敏感であるため、上述の保護絶
縁膜の上にａ−Ｓｉ膜からなる遮光膜を積層して形成し
ていた。
【０００６】しかしながら、この従来の薄膜トランジス
タでは、動作層のチャネル部上に絶縁保護膜と遮光膜を
積層して形成しているため、２回の成膜およびフォトリ
ソグラフィとエッチング工程を必要とし、製造工程の大
きな負荷要因となる。
タでは、動作層のチャネル部上に絶縁保護膜と遮光膜を
積層して形成しているため、２回の成膜およびフォトリ
ソグラフィとエッチング工程を必要とし、製造工程の大
きな負荷要因となる。
【０００７】本発明の目的は、保護膜および遮光膜を形
成する工程を簡略化してコスト低減を実現する薄膜トラ
ンジスタの製造方法を提供することにある。
成する工程を簡略化してコスト低減を実現する薄膜トラ
ンジスタの製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の薄膜トラ
ンジスタの製造方法は、透明絶縁基板上に形成したゲー
ト電極を含む表面にゲート絶縁膜を形成する工程と、前
記ゲート絶縁膜の上に第１のアモルファスシリコン膜を
堆積して島状にパターニングし活性層を形成する工程
と、前記活性層を含む表面に金属膜を堆積してパターニ
ングし前記活性層とオーミックコンタクトを得るソース
電極およびドレイン電極を形成する工程と、前記ソース
電極およびドレイン電極をマスクとして前記活性層のチ
ャネル領域の上部をエッチングして堀込みを形成する工
程と、前記活性層の表面に水素プラズマを照射して表面
処理した後引続いて前記活性層を含む表面に第２のアモ
ルファスシリコン膜を堆積してパターニングし前記活性
層のチャネル領域を遮光する保護膜兼遮光膜を形成する
工程とを含んで構成される。
ンジスタの製造方法は、透明絶縁基板上に形成したゲー
ト電極を含む表面にゲート絶縁膜を形成する工程と、前
記ゲート絶縁膜の上に第１のアモルファスシリコン膜を
堆積して島状にパターニングし活性層を形成する工程
と、前記活性層を含む表面に金属膜を堆積してパターニ
ングし前記活性層とオーミックコンタクトを得るソース
電極およびドレイン電極を形成する工程と、前記ソース
電極およびドレイン電極をマスクとして前記活性層のチ
ャネル領域の上部をエッチングして堀込みを形成する工
程と、前記活性層の表面に水素プラズマを照射して表面
処理した後引続いて前記活性層を含む表面に第２のアモ
ルファスシリコン膜を堆積してパターニングし前記活性
層のチャネル領域を遮光する保護膜兼遮光膜を形成する
工程とを含んで構成される。
【０００９】本発明の第２の薄膜トランジスタの製造方
法は、透明絶縁基板上に形成したゲート電極を含む表面
にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜の
上に第１のアモルファスシリコン膜を堆積して島状にパ
ターニングし活性層を形成する工程と、前記活性層を含
む表面に金属膜を堆積してパターニングし前記活性層と
オーミックコンタクトを得るソース電極およびドレイン
電極を形成する工程と、前記ソース電極およびドレイン
電極をマスクとして前記活性層のチャネル領域の上部を
エッチングして堀込みを形成する工程と、前記活性層を
含む表面にＳｉＨ4 ガスとＨ2 ガスによるプラズマＣＶ
ＤによりＥＳＲ欠陥密度が２×１０17ｃｍ-3を超える第
２のアモルファスシリコン膜を堆積してパターニングし
前記活性層のチャネル領域を遮光する保護膜兼遮光膜を
形成する工程とを含んで構成される。
法は、透明絶縁基板上に形成したゲート電極を含む表面
にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜の
上に第１のアモルファスシリコン膜を堆積して島状にパ
ターニングし活性層を形成する工程と、前記活性層を含
む表面に金属膜を堆積してパターニングし前記活性層と
オーミックコンタクトを得るソース電極およびドレイン
電極を形成する工程と、前記ソース電極およびドレイン
電極をマスクとして前記活性層のチャネル領域の上部を
エッチングして堀込みを形成する工程と、前記活性層を
含む表面にＳｉＨ4 ガスとＨ2 ガスによるプラズマＣＶ
ＤによりＥＳＲ欠陥密度が２×１０17ｃｍ-3を超える第
２のアモルファスシリコン膜を堆積してパターニングし
前記活性層のチャネル領域を遮光する保護膜兼遮光膜を
形成する工程とを含んで構成される。
【００１０】
【作用】本発明では、チャネル領域上の活性層の表面に
保護膜と遮光膜を兼ねるアモルファスシリコン層を設け
ることにより製造工程を大幅に短縮することができる。
この際に遮光膜として用いるアモルファスシリコンの膜
質によってチャネル部分との界面にリーク電流が流れて
ＴＦＴ特性を低下させるが、本発明のように遮光膜用の
アモルファスシリコン膜の成膜時にチャネル領域の活性
層の表面を真空中で水素に高周波電界をかけることで生
じる水素プラズマにさらして処理しておくことでリーク
電流を抑えることができる。また、他の方法として、ア
モルファスシリコン層のチャネルに接する部分の膜質を
ＥＳＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｉｎ Ｒｅｓｏｎａｎ
ｃｅ）密度で２×１０16ｃｍ-3以上の欠陥をもつ膜とす
ることによっても類似の効果を得る事ができる。
保護膜と遮光膜を兼ねるアモルファスシリコン層を設け
ることにより製造工程を大幅に短縮することができる。
この際に遮光膜として用いるアモルファスシリコンの膜
質によってチャネル部分との界面にリーク電流が流れて
ＴＦＴ特性を低下させるが、本発明のように遮光膜用の
アモルファスシリコン膜の成膜時にチャネル領域の活性
層の表面を真空中で水素に高周波電界をかけることで生
じる水素プラズマにさらして処理しておくことでリーク
電流を抑えることができる。また、他の方法として、ア
モルファスシリコン層のチャネルに接する部分の膜質を
ＥＳＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｓｐｉｎ Ｒｅｓｏｎａｎ
ｃｅ）密度で２×１０16ｃｍ-3以上の欠陥をもつ膜とす
ることによっても類似の効果を得る事ができる。
【００１１】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して説明す
る。
る。
【００１２】図１は本発明の一実施例を説明するための
断面図である。
断面図である。
【００１３】図１に示すように、厚さ約１ｍｍの低アル
カリガラス板からなる透明絶縁基板１の上にスパッタ法
でクロム膜を１００ｎｍの厚さに成膜してパターニング
し、ゲート電極２を形成する。次に、ゲート電極２を含
む透明絶縁基板１の表面にプラズマＣＶＤ法で窒化シリ
コン膜を５００ｎｍの厚さに堆積してゲート絶縁膜３を
形成した後、引続きゲート絶縁膜３の上にプラズマＣＶ
Ｄ法で厚さ１００ｎｍのａ−Ｓｉ膜４および厚さ６０ｎ
ｍのリンをドープしたｎ+ 型ａ−Ｓｉ膜５を順次堆積し
て積層する。次に、ｎ+ 型ａ−Ｓｉ膜５およびａ−Ｓｉ
膜４を選択的に順次エッチングして島状の活性層を形成
する。
カリガラス板からなる透明絶縁基板１の上にスパッタ法
でクロム膜を１００ｎｍの厚さに成膜してパターニング
し、ゲート電極２を形成する。次に、ゲート電極２を含
む透明絶縁基板１の表面にプラズマＣＶＤ法で窒化シリ
コン膜を５００ｎｍの厚さに堆積してゲート絶縁膜３を
形成した後、引続きゲート絶縁膜３の上にプラズマＣＶ
Ｄ法で厚さ１００ｎｍのａ−Ｓｉ膜４および厚さ６０ｎ
ｍのリンをドープしたｎ+ 型ａ−Ｓｉ膜５を順次堆積し
て積層する。次に、ｎ+ 型ａ−Ｓｉ膜５およびａ−Ｓｉ
膜４を選択的に順次エッチングして島状の活性層を形成
する。
【００１４】次に、この活性層を含む表面にスパッタ法
によりクロム膜を２００ｎｍの厚さに成膜した後パター
ニングしてｎ+ 型ａ−Ｓｉ膜５を介してａ−Ｓｉ膜４と
オーミックコンタクトを有するソース電極６およびドレ
イン電極７を形成する。
によりクロム膜を２００ｎｍの厚さに成膜した後パター
ニングしてｎ+ 型ａ−Ｓｉ膜５を介してａ−Ｓｉ膜４と
オーミックコンタクトを有するソース電極６およびドレ
イン電極７を形成する。
【００１５】次に、ソース電極６およびドレイン電極７
をマスクとしてａ−Ｓｉ膜４の上部を含むｎ+ 型ａ−Ｓ
ｉ膜５を約１５０ｎｍの深さにエッチングして除去し、
チャネル領域に堀込みを形成する。
をマスクとしてａ−Ｓｉ膜４の上部を含むｎ+ 型ａ−Ｓ
ｉ膜５を約１５０ｎｍの深さにエッチングして除去し、
チャネル領域に堀込みを形成する。
【００１６】次に、Ｈ2 ガスの流量１００ＳＣＣＭ、圧
力１００Ｐａ、高周波出力０．０５Ｗ／ｃｍ2 、電極用
距離４０ｍｍ、基板温度２５０℃の条件で水素プラズマ
を発生させ、露出したａ−Ｓｉ膜４のチャネル部表面８
に水素プラズマを約１０秒間照射した後引続きａ−Ｓｉ
膜４の表面を含む表面にプラズマＣＶＤ法でａ−Ｓｉ膜
９を４００ｎｍの厚さに堆積してパターニングし、薄膜
トランジスタのチャネル領域を遮光する保護膜兼遮光膜
を形成する。
力１００Ｐａ、高周波出力０．０５Ｗ／ｃｍ2 、電極用
距離４０ｍｍ、基板温度２５０℃の条件で水素プラズマ
を発生させ、露出したａ−Ｓｉ膜４のチャネル部表面８
に水素プラズマを約１０秒間照射した後引続きａ−Ｓｉ
膜４の表面を含む表面にプラズマＣＶＤ法でａ−Ｓｉ膜
９を４００ｎｍの厚さに堆積してパターニングし、薄膜
トランジスタのチャネル領域を遮光する保護膜兼遮光膜
を形成する。
【００１７】ここで、ａ−Ｓｉ膜４のチャネル部表面８
に水素プラズマを照射する代りにチャネル領域のａ−Ｓ
ｉ膜４の上にＳｉＨ4 ：Ｈ2 の流量比を１：２０とし、
圧力６０Ｐａ、高周波出力０．１ｗ／ｃｍ2 の条件のプ
ラズマＣＶＤによりＥＳＲ欠陥密度が２×１０17ｃｍ-3
を超えるａ−Ｓｉ膜を堆積してパターニングし、保護膜
兼遮光膜として用いても良い。
に水素プラズマを照射する代りにチャネル領域のａ−Ｓ
ｉ膜４の上にＳｉＨ4 ：Ｈ2 の流量比を１：２０とし、
圧力６０Ｐａ、高周波出力０．１ｗ／ｃｍ2 の条件のプ
ラズマＣＶＤによりＥＳＲ欠陥密度が２×１０17ｃｍ-3
を超えるａ−Ｓｉ膜を堆積してパターニングし、保護膜
兼遮光膜として用いても良い。
【００１８】このようにして形成された本発明の薄膜ト
ランジスタの動作特性は、図２に示すように、絶縁保護
膜とアモルファスシリコン遮光膜を積層して設けた従来
の薄膜トランジスタとかわらない特性を有しているにも
かかわらず、製造工程では従来例における薄膜トランジ
スタと比較して約１５％程度短縮することが可能であ
る。
ランジスタの動作特性は、図２に示すように、絶縁保護
膜とアモルファスシリコン遮光膜を積層して設けた従来
の薄膜トランジスタとかわらない特性を有しているにも
かかわらず、製造工程では従来例における薄膜トランジ
スタと比較して約１５％程度短縮することが可能であ
る。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、チャネル
部の活性層の上に保護膜と遮光膜を兼ねたアモルファス
シリコン層を設ける事により、特性を損なう事無く工程
の短縮すなわちコストの軽減を実現できるという効果を
有する。
部の活性層の上に保護膜と遮光膜を兼ねたアモルファス
シリコン層を設ける事により、特性を損なう事無く工程
の短縮すなわちコストの軽減を実現できるという効果を
有する。
【図１】本発明の一実施例を説明するための断面図。
【図２】本発明により形成した薄膜トランジスタと従来
例の動作特性を示す図。
例の動作特性を示す図。
【図３】従来の薄膜トランジスタの製造方法を説明する
ための断面図。
ための断面図。
１ 透明絶縁基板 ２ ゲート電極 ３ ゲート絶縁膜 ４，９ ａ−Ｓｉ膜 ５ ｎ+ 型ａ−Ｓｉ膜 ６ ソース電極 ７ ドレイン電極 ８ チャネル部表面 １０ 絶縁保護膜 １１ 遮光膜
Claims (2)
- 【請求項１】 透明絶縁基板上に形成したゲート電極を
含む表面にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート
絶縁膜の上に第１のアモルファスシリコン膜を堆積して
島状にパターニングし活性層を形成する工程と、前記活
性層を含む表面に金属膜を堆積してパターニングし前記
活性層とオーミックコンタクトを得るソース電極および
ドレイン電極を形成する工程と、前記ソース電極および
ドレイン電極をマスクとして前記活性層のチャネル領域
の上部をエッチングして堀込みを形成する工程と、前記
活性層の表面に水素プラズマを照射して表面処理した後
引続いて前記活性層を含む表面に第２のアモルファスシ
リコン膜を堆積してパターニングし前記活性層のチャネ
ル領域を遮光する保護膜兼遮光膜を形成する工程とを含
むことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。 - 【請求項２】 透明絶縁基板上に形成したゲート電極を
含む表面にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート
絶縁膜の上に第１のアモルファスシリコン膜を堆積して
島状にパターニングし活性層を形成する工程と、前記活
性層を含む表面に金属膜を堆積してパターニングし前記
活性層とオーミックコンタクトを得るソース電極および
ドレイン電極を形成する工程と、前記ソース電極および
ドレイン電極をマスクとして前記活性層のチャネル領域
の上部をエッチングして堀込みを形成する工程と、前記
活性層を含む表面にＳｉＨ4 ガスとＨ2 ガスによるプラ
ズマＣＶＤによりＥＳＲ欠陥密度が２×１０17ｃｍ-3を
超える第２のアモルファスシリコン膜を堆積してパター
ニングし前記活性層のチャネル領域を遮光する保護膜兼
遮光膜を形成する工程とを含むことを特徴とする薄膜ト
ランジスタの製造方法。
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