JP2682797B2 - 多結晶質薄膜トランジスターの製造方法 - Google Patents
多結晶質薄膜トランジスターの製造方法Info
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マニウム又はSi−Ge薄膜トランジスターおよびその
製造方法に関し、特に低温下で良好な品質の多結晶質シ
リコン、ゲルマニウム又はSi−Ge膜を直接成長さ
せ、イオンプラントの方法を利用しなくても低抵抗値で
特性のよいドレインおよびソースを得る工業生産に有用
な方法に関する。
(TFTと略称)はもとはガラス上で製造され、現在で
はアモルファスシリコン(a−Siと略称)を利用して
製造されてなる。これにより製造されたTFTは既に液
晶表示スクリーン(LCDと略称)のスイッチ切替素子
として使用されているが、a−Siのキャリアモビリテ
ィが過度に低い(<1cm2/V.S)ため、周辺の駆動回路
の製作に使用できなかった。一方、多結晶質シリコンに
より製造されたTFTは比較的高いキャリアモビリティ
を有している(>10cm2/V.S)ため、a−SiのTFT
のこの方面における不足を補償できることから、もしこ
のa−SiのTFTを同時にガラス上に製造させること
ができれば、産品の機能およびコストに大いに寄与でき
ると知られていた。しかしながら製造プロセス中の温度
因子によりa−SiのTFTの発展のネックとなってい
る。
ムを成長する技術、例えば低圧化学気相溶着法(LPC
VD)において、品質の良好な多結晶質シリコンを得る
には温度が時には700℃を越えるため、低コストのガラ
ス上で成長することが考えられない。したがって600℃
以下の低温度化多結晶質シリコンの製造プロセスに発展
させることが今後のこの分野の努力の方向となってい
る。目前の技術として、一般に先ず約550℃でa−Si
を成長させてから炉管アニーリング処理(約550〜600
℃)を長時間(通常1〜3日)にわたって行い、結晶化
の多結晶質シリコンに生成させてなるが、この種の方法
は時間を要するために極めて不経済である外、イオンを
プラントした後のアニーリング処理に時間をも要するの
で、工業生産に適用されない。したがって比較的理想な
製造プロセスは低温下で直接良好な品質の多結晶質シリ
コンフィルムを成長させ、アニーリングする必要がな
く、かつイオンをプラントしなくても低抵抗値のドレイ
ンおよびソースを得ることであるとされている。
単で効率の良い製造プロセスにより低温下で良好な品質
の多結晶質シリコン、ゲルマニウム又はSi−Geフィ
ルムを直接成長させ、かつ、イオンプラントの方法を利
用しなくとも低抵抗値で特性のよいドレインおよびソー
スを得、工業生産に寄与できることにある。本発明は低
温で多結晶質シリコン、ゲルマニウム又はSi−Ge薄
膜トランジスターおよびそれを製造する方法に関し、そ
の主たる着眼点はアンドープの多結晶質シリコン層をチ
ャネル層とすることにあり、超真空化学気相溶着法を利
用して行うので、低温下で直接良好な品質の多結晶質シ
リコン(Si−Ge)薄膜を成長でき、かつなんらのア
ニーリング処理をしなくとも低抵抗な特性の極めて良好
なドレインおよびソースを得ることができる外、スイッ
チ電流が106よりも大きく、電界効果のホール移動率が2
8cm2/V.Secに達する。そしてその形成手段として、アン
ドープの多結晶質シリコン層をチャネル層とし、多結晶
質シリコン上に選択的にエッチングすることにより多結
晶質Si−Geを限定し、さらに超真空化学気相溶着法
(UHV/CVD)で高品質の多結晶質−Siおよび多
結晶質Si−Geフィルムに低温成長させ、極めて低い
成長圧力(約1m torr)下にて成長を行い、HF/HN
O3/CH3COOH溶液を利用して多結晶質Si−Ge
を選択的にエッチングすることで達成される。
する多結晶質薄膜トランジスターの製造方法である。 a)ガラスを基板とし、 b)低抵抗値の物質の薄膜を該基板上に成長させてゲー
トを形成し、 c)該基板上に低温で絶縁層を成長させてゲート誘電体
層を形成し、 d)低温でアンドープの多結晶質シリコンの薄膜を該基
板上に成長させ、 e)さらに低温でドープの多結晶質シリコン・ゲルマニ
ウムの薄膜を該アンドープの多結晶質シリコンの薄膜上
に成長させ、および f)該ドープの多結晶質シリコン・ゲルマニウムの薄膜
をHF/HNO3/CH3COOH溶液で選択的にエッチン
グしてソースおよびドレインを形成する。
れた薄膜トランジスターについて2例を挙げて説明す
る。本発明の多結晶質シリコン、ゲルマニウム又はSi
−Ge薄膜トランジスターの製造方法は形成される素子
の相違により処理の順序も違ってくる。例えば A.ゲートが下に存在する多結晶質シリコン薄膜トラン
ジスターの製造方法: 通常のガラスを基板とし、低抵抗値の物質を該ガラスに
溶着してゲートを形成させ、その上に500℃の低温絶縁
層(例えば酸化珪素又は窒化珪素層)を成長させてゲー
ト誘電体層とし、550℃の低温でアンドープの多結晶質
シリコン層を成長させ、引き続きドープの多結晶質Si
−Geを再成長させてソース及びドレインを形成する。
上記低抵抗値の物質は耐高温の金属で、例えばクロム、
タングステン、珪化金属等、又はドープの多結晶質シリ
コン(Ge,Si−Ge)が使用される。なお、上記選
択的なエッチングはHF/HNO3/CH3COOH溶液で
完成され(この溶液は多結晶質Si−Geを多結晶質シ
リコン上にエッチングするが、アンドープ多結晶質シリ
コン層に対するエッチング比は10よりも大きい)、その
中該成長とドーププロセスは極めて低い成長圧力(約1
m torr)下で成長される。ドープの元素が硼素である
場合はP型トランジスターが形成され、燐、砒素(A
s)の場合はn型トランジスターが形成される。
膜トランジスターの製造方法: 通常のガラスを基板とし、その上に550℃の低温でアン
ドープの多結晶質シリコン層を成長させ、引き続きドー
プの多結晶質Si−Ge層を成長させ、その上に500℃
低温酸化層を形成させてソース及びドレイン区域を限定
し、先ずバッファード オキサイド エッチング(BO
E)溶液でドープの多結晶質Si−Ge層に低温酸化層
をエッチングした後、アンドープの多結晶質シリコン層
上にドープ多結晶質Si−Ge層を選択的にエッチング
してソースおよびドレインを形成させる。その後、さら
に500℃低温絶縁層を成長させてゲート誘電体層とし、
低抵抗値のゲート材質を溶着すると共にその区域を限定
し、HF/HNO3/CH3COOH溶液で選択的にエッチ
ングして完成させる。ドープ元素は硼素としてもよく、
これによりP型トランジスターを形成する。又は燐とし
てもよく、これによりn型トランジスターを形成する。
ついて説明すればより理解できるであろう。勿論、本発
明はこれら実施例に限定されるものではなく、添付の特
許請求の範囲を逸脱しない限り、種々の変更と修飾が許
容される。 A.ゲートが下にある多結晶質シリコン薄膜トランジス
ターの製造方法 図1では、ガラスを基板1とし、極めて低い成長圧力
(約1m torr)下において、超真空化学気相溶着法、
低圧化学気相溶着法、MBE又はガラス源MBEによ
り、該ガラス上に耐高温低抵抗値の金属又はドープの多
結晶質シリコン(Si−Ge)を溶着してゲート2を形
成させ、その区域を限定する。そしてその上に低温絶縁
層3を成長させて厚さ30〜100nmのゲート誘電体層と
し、さらに厚さ20〜200nmのアンドープ多結晶質シリコ
ン層4を成長させ、さらにまた厚さ20〜100nmの硼素、
燐又は砒素(As)をドープした多結晶質Si−Ge層
5を成長させ、HF/HNO3/CH3COOH溶液を利用
して多結晶質シリコン層上に多結晶質Si−Ge層を選
択的にエッチングしソースおよびドレインを形成させて
なる。
i−Ge薄膜トランジスターの製造方法 図2において、ガラスを基板1とし、その上に厚さ20〜
200nmのアンドープ多結晶質シリコン層4を成長させ、
さらに厚さ20〜100nmの硼素、燐又は砒素(As)をド
ープした多結晶質Si−Ge層5を成長させた後、その
上に厚さ200〜300nmの低温酸化層6を成長させてソース
及びドレインを限定し、先ずBOE溶液で該低温酸化層
を多結晶質Si−Ge層5上に選択的にエッチングして
ソース及びドレインを形成させる。最後に低温絶縁層3
を成長させて厚さ30〜100nmのゲート誘電体層3とし、
低抵抗値のゲート材質2〔金属又はドープ多結晶質シリ
コン(Si−Ge)〕を溶着してその区域を限定する。
簡単にしてかつ効率のよい製造プロセスが開発され、低
温下で直接良好な品質の多結晶質シリコン(Ge,Si
−Ge)薄膜を成長させることができると共に、イオン
プラント法を利用しなくとも低抵抗値の特性の極めて良
好なソースおよびドレインを得ることができ、工業生産
に大いに寄与する効果を有する。
ジスターの概略縦断面図である。
ジスターの概略縦断面図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 下記の工程を含むことを特徴とする多結
晶質薄膜トランジスターの製造方法。 a)ガラスを基板とし、 b)低抵抗値の物質の薄膜を該基板上に成長させてゲー
トを形成し、 c)該基板上に低温で絶縁層を成長させてゲート誘電体
層を形成し、 d)低温でアンドープの多結晶質シリコンの薄膜を該基
板上に成長させ、 e)さらに低温でドープの多結晶質シリコン・ゲルマニ
ウムの薄膜を該アンドープの多結晶質シリコンの薄膜上
に成長させ、および f)該ドープの多結晶質シリコン・ゲルマニウムの薄膜
をHF/HNO3/CH3COOH溶液で選択的にエッチン
グしてソースおよびドレインを形成する。 - 【請求項2】 上記低抵抗値の物質を該基板上に溶着し
てゲートを形成し、その上に低温絶縁層を成長させてゲ
ート誘電体層とし、さらにその上に低温でアンドープの
多結晶質シリコンの薄膜を成長させ、このアンドープの
多結晶質シリコンの薄膜上に低温でドープの多結晶質シ
リコン・ゲルマニウムの薄膜を成長させた後、該ドープ
の多結晶質シリコン・ゲルマニウムの薄膜をアンドープ
の多結晶質シリコンの薄膜上に選択的にエッチングして
ソースおよびドレインを形成させ、ゲートが下にある多
結晶質薄膜トランジスターを製造することを特徴とした
請求項1に記載の製造方法。 - 【請求項3】 上記アンドープの多結晶質シリコンの薄
膜を低温で該基板上に成長させ、さらにこのアンドープ
の多結晶質シリコンの薄膜上に低温でドープの多結晶質
シリコン・ゲルマニウムの薄膜を成長させ、その上にさ
らに低温酸化層を成長させると共に、バッファード オ
キサイド エッチング(BOE)溶液で低温酸化層をド
ープの多結晶質シリコン・ゲルマニウムの薄膜上にエッ
チングしてソースおよびドレインを限定し、さらにまた
アンドープの多結晶質シリコンの薄膜にドープの多結晶
質シリコン・ゲルマニウムの薄膜を選択的エッチングし
てソースおよびドレインを形成させ、しかる後ドープの
多結晶質シリコン・ゲルマニウムの薄膜上に低温絶縁層
を成長させてゲート誘電体層とし、その上にさらに低抵
抗値のゲート材質を溶着してその区域を限定し、ゲート
が上にある多結晶質シリコン薄膜トランジスターを製造
することを特徴とした請求項1に記載の製造方法。 - 【請求項4】 上記低温酸化層は200〜300nmの厚さに成
長される請求項1に記載の製造方法。 - 【請求項5】 上記ガラスは慣用のガラスであり、一方
上記低抵抗値の物質はクロム、タングステン、ケイ化金
属、又はドープの多結晶質シリコン・ゲルマニウム合金
であり、上記のドープの多結晶質シリコン・ゲルマニウ
ムの薄膜に3価のイオンをドープしてP型トランジスタ
ーを製造するか、又は5価のイオンをドープしてn型ト
ランジスターを製造し、この5価のイオンがリン又はヒ
素(As)であることを特徴とした請求項1に記載の製
造方法。 - 【請求項6】 上記ゲート誘電体層は、30〜100nmの厚
さからなり、アンドープの多結晶質シリコンの薄膜は20
〜200nmの厚さからなり、そしてドープの多結晶質シリ
コン・ゲルマニウムの薄膜は20〜100nmの厚さからな
り、該ドープの多結晶質シリコン・ゲルマニウムの薄膜
をHF/HNO3/CH3COOH溶液を用いてアンドープ
の多結晶質シリコンの薄膜上に選択的にエッチングして
なることを特徴とした請求項1に記載の製造方法。 - 【請求項7】 上記成長方法は超真空化学気相溶着法
(UHV/CVD)、低圧化学気相溶着法(LPCV
D)、分子ビーム配向重複成長法(MBE)又はガス源
MBEが用いられ、その中、低温絶縁層は500℃下にお
いて成長され、そして多結晶質シリコン・ゲルマニウム
の薄膜の低温成長又はドープは500℃以下の温度で行わ
れ、その成長過程がまた1mTorrの極めて低い成長圧力
下で行われることを特徴とした請求項1に記載の製造方
法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6042274A JP2682797B2 (ja) | 1994-03-14 | 1994-03-14 | 多結晶質薄膜トランジスターの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6042274A JP2682797B2 (ja) | 1994-03-14 | 1994-03-14 | 多結晶質薄膜トランジスターの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0823099A JPH0823099A (ja) | 1996-01-23 |
JP2682797B2 true JP2682797B2 (ja) | 1997-11-26 |
Family
ID=12631464
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6042274A Expired - Lifetime JP2682797B2 (ja) | 1994-03-14 | 1994-03-14 | 多結晶質薄膜トランジスターの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
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Families Citing this family (2)
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---|---|---|---|---|
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SG11201606536XA (en) * | 2014-03-18 | 2016-09-29 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS59124163A (ja) * | 1982-12-29 | 1984-07-18 | Canon Inc | 半導体素子 |
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US4668968A (en) * | 1984-05-14 | 1987-05-26 | Energy Conversion Devices, Inc. | Integrated circuit compatible thin film field effect transistor and method of making same |
JP2635542B2 (ja) * | 1984-12-25 | 1997-07-30 | 株式会社東芝 | 薄膜トランジスタ |
JPS61284965A (ja) * | 1985-06-11 | 1986-12-15 | Seiko Instr & Electronics Ltd | 薄膜トランジスタ |
-
1994
- 1994-03-14 JP JP6042274A patent/JP2682797B2/ja not_active Expired - Lifetime
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Publication number | Publication date |
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JPH0823099A (ja) | 1996-01-23 |
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