JP3260165B2 - 薄膜素子の製造方法 - Google Patents
薄膜素子の製造方法Info
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Description
導体薄膜素子の製造方法に関するものであり、特にアク
ティブマトリックス方式の液晶ディスプレイ等に用いら
れる例えば半導体層の膜厚が50〜5000オングスト
ローム程度の薄膜トランジスターの製造などに有用な半
導体薄膜素子の製造方法に関するもののである。
水素希釈のホスフィン(PH3 )のような価電子制御用
の不純物を含む気体を放電分解し、生成したイオンを質
量分離せずに大口径のイオンビームとして半導体薄膜に
打ち込む場合に、レジストをマスクとしてドーピング層
を選択的に形成する方法等も考えられる。
図である。この技術で、例えば水素希釈のホスフィン
(PH3 )のような不純物を含む気体を放電分解し、生
成したイオン23,24を質量分離せずに大口径のイオ
ンビームとして、有機材料からなるマスク材22(有機
フォトレジストなど)をマスクとして基体20上の半導
体薄膜21に打ち込み(図3の(a))、ドーピング層
25を形成する(図3の(b))場合には、大面積処理
が容易であると言うメリットが考えられる。
術から想定される前述したマスクを使用する技術は以下
の様な問題がある。すなわち薄膜素子を形成するため
に、レジスト22を用いて選択的に半導体薄膜21へイ
オンを打ち込む場合、水素及び価電子制御用の不純物を
含むイオン23,24がレジスト22に注入されて、レ
ジストを変質・硬化させる(図3の(b))。この変質
・硬化層26の形成は、例えば、ドーピングガス:H2
希釈5%PH3 ,イオンのエネルギー:20kV,イオ
ン照射量:5×1015cm-2で確認された。従って注入
処理後に、有機溶媒洗浄,発煙硝酸洗浄,酸素ラジカル
27によるアッシング(図3の(c))では容易にレジ
ストが除去されず(図3の(d))、薄膜素子の特性・
信頼性を低下させるという課題があった。
らなるマスク材を使用し、水素及び価電子制御用の不純
物を含むイオンの注入を行った場合でも、マスク材の除
去を容易に且つ確実に行え、従って特性・信頼性の優れ
た薄膜素子の製造方法を提供することを目的とする。
めに本発明の薄膜素子の製造方法は、半導体薄膜を有す
る薄膜素子において、半導体薄膜上に膜厚1000オン
グストローム以下の保護膜を形成し、前記保護膜上に有
機材料からなるマスク材を形成し、前記半導体薄膜の前
記マスク材のない領域に対して水素及び価電子制御用の
不純物を含むイオンを同時に注入してドーピング層の形
成を行った後、酸素イオンを含んだ雰囲気中に晒し、ス
パッタエッチングを含む方法によって前記マスク材の除
去を行い、さらに前記ドーピング層上の前記保護膜を除
去することを特徴とする。
加熱処理を行なうことが好ましい。また、前記の発明に
於いては、半導体薄膜が非晶質シリコン薄膜であること
が好ましい。
が微結晶シリコン薄膜であることが好ましい。更に、前
記の発明に於いては、半導体薄膜が多結晶シリコン薄膜
であることが好ましい。
有する薄膜素子において、有機材料からなるマスク材を
形成し、前記半導体薄膜の前記マスク材のない領域に対
して水素及び価電子制御用の不純物を含むイオンの注入
を行った後、酸素イオンを含んだ雰囲気中に晒し、スパ
ッタエッチングするので、水素及び価電子制御用の不純
物を含むイオンが注入されて変質・硬化したレジスト
を、酸化・スパッタ・エッチングで容易に除去でき、従
って特性・信頼性の優れた薄膜素子の製造方法を提供で
きる。
によれば、半導体薄膜上に膜厚1000オングストロー
ム以下の保護膜を形成することにより、イオン注入され
たドーピング層が直接大気に晒されるのを防ぐことがで
き、イオン注入によって活性化されたドーピング層が酸
化されることを防止できるので、より高品質の薄膜素子
を得ることができる。しかも保護膜の厚みは1000オ
ングストローム以下にすることにより、イオンはこの厚
みの保護膜であれば保護膜を通過してイオン注入により
半導体薄膜をドーピングできる。また、イオンの注入を
行った後、酸素イオンを含んだ雰囲気中に晒し、スパッ
タエッチングすることにより、水素及び価電子制御用の
不純物を含むイオンが注入されて変質・硬化したレジス
トを、酸化・スパッタ・エッチングで容易に除去でき、
従って特性・信頼性の優れた薄膜素子の製造方法を提供
できる。
後、加熱処理を行なう好ましい態様とすることにより、
イオン注入によって生じた損傷を回復することができ、
また、注入された不純物を活性化することができるので
好ましい。
して非晶質シリコン薄膜を用いる場合には、非晶質シリ
コン薄膜は、プラズマCVD法などで容易にガラス基板
が使用可能な温度で大面積基板上に均一に薄膜を形成す
ることができるので、低コストで大面積の薄膜素子を製
造することができ好ましい。
して微結晶シリコン薄膜を用いる場合には、得られる半
導体薄膜、すなわち薄膜トランジスタ(TFT)の特性
をより安定なものとすることができ好ましい。
して多結晶シリコン薄膜を用いる場合には、得られる半
導体薄膜、すなわち薄膜トランジスタ(TFT)の電界
移動度をより高いものとすることができる、p型TFT
とすることができる、周辺回路用CMOSを形成できる
などのメリットがあり好ましい。
らなるマスク材であれば特に制限はなく、有機のフォト
レジスト等で、例えばポジ型のレジストとしては、代表
例として石炭酸樹脂にスルホン基を介してキノンジアジ
ド類が結合した化合物、またネガ型としてポリメチルメ
タクリレート、環化ゴム系、ポリ桂皮酸系などのフォト
レジストなどが例示される。
としては、用いる半導体の価電子制御用の不純物であれ
ばよく、シリコン半導体の場合には、リン(P)、ホウ
素(B)、砒素(As)などが代表的な例である。
り、イオン注入によるドーピング層の損傷を水素で補償
でき、特性の向上に有効であることと、非質量分離型イ
オン注入を用いることができるので、低コストで大面積
の試料を処理できるメリットがある。
が、例えばイオン加速電圧1KV以上で、注入量は10
14cm-2〜1017cm-2程度とすることができる。特
に、大口径の高周波イオン源で高周波パワーによりイオ
ンを発生させ非質量分離型イオン注入を行う方法が、前
述のごとく低コストで大面積の試料を処理できるので好
ましい。
ッタエッチングするには、酸素プラズマを発生させ、プ
ラズマ中のイオンによるスパッタエッチングが起こる条
件にすればよく、特に限定するものではないが、例え
ば、装置としては、平行平板型高周波放電装置(リアク
ティブイオンエッチング装置)を用い、高周波印加電極
上に試料を置いて処理すればよく、酸素プラズマを発生
させるには、例えば、酸素1Torr〜1mTorr
で、高周波パワー密度を0.1〜5W/cm2 とするこ
とが好ましい。
ストローム以下の保護膜を設けておく場合に、保護膜と
しては特に限定するものではないが、窒化シリコン(S
iN)、酸化シリコン(SiO2 )などが好適な例とし
て挙げられる。保護膜の厚みの下限は特に制限はない
が、10オングストローム程度である。
処理を行なうことが好ましく、加熱処理により、イオン
注入によって生じた損傷を回復することができ、また、
注入された不純物を活性化することができる。
導体の種類に応じて変わるので一概に規定できないが、
それぞれに応じて前記目的が達成できる温度で加熱すれ
ばよく、例えば非晶質シリコンの場合は、200〜30
0℃程度、微結晶シリコンや多結晶シリコンでは500
℃〜基板の融点(例えばガラス基板なら約550℃程
度)もしくは薄膜の融点(シリコンの場合1200℃程
度)以下が好ましい。
制限はないが、例えばTFTの半導体の膜厚としては通
常50〜5000オングストローム程度である。また、
半導体薄膜を形成する基体については、通常これらの薄
膜の形成の際に用いられている適宜のものを使用すれば
よく、代表的には、石英基板やガラス基板などが挙げら
れる。
しく説明する。図1は、本発明に係る薄膜素子の製造方
法の第1実施例の工程を示す模式図である。ガラス等の
基体1上に、非晶質シリコンの半導体薄膜2を、プラズ
マCVD法により形成し、レジスト3を図1の(a)に
示した形に蝕刻してマスクとする。この例ではポジ型の
石炭酸樹脂にスルホン基を介してキノンジアジド類が結
合した化合物からなるフォトレジストを用いた。半導体
薄膜2の材料としては、非晶質シリコン以外に、微結晶
シリコンあるいは多結晶シリコンでもよい。この後にレ
ジスト3をマスクとし、例えばPH3 とH2 の混合ガス
の放電分解により発生するPを含んだイオン4及び水素
イオン5を、質量分離せずに打ち込んでドーピングし
(図1の(a))、半導体薄膜2のレジスト3からなる
マスクの下以外の領域をn型のドーピング層6にする
(図1の(b))。このとき、Pを含んだイオン及び水
素イオンの注入によって、レジスト3に変質・硬化層7
が形成される。この変質・硬化層7の形成は、例えば、
ドーピングガス:H2 希釈5%PH3 ,ガス圧:1mT
orrを、大口径の高周波イオン源(直径50cm)中
で、高周波(13.56MHz)パワー:50Wで放電
分解し、発生したイオンを、イオンのエネルギー:20
kV,イオン照射量:5×1015cm-2でイオン注入し
た場合に於いても確認された。なお、この注入工程は非
質量分離のイオンビ−ムによる注入であるため、装置構
成が簡易で大面積処理が可能であり、かつ処理時間が短
い。この後レジスト3を除去するために、酸素イオン
8,酸素ラジカル9を含んだ雰囲気中に晒す(図1の
(c))。本発明の実施例では、例えば平行平板高周波
放電装置の高周波印加電極上に試料を置き、0.3To
rrの酸素を導入し、高周波パワー密度1W/cm2 で
酸素プラズマを発生させて、酸素イオン8,酸素ラジカ
ル9の照射を行なう。酸素イオン8,酸素ラジカル9の
照射により、レジストの変質・硬化した層7を酸化・ス
パッタ・エッチングし、除去する。この後、有機溶媒・
発煙硝酸等により洗浄して、レジスト3及び変質・硬化
層7を完全に除去するとともに、希弗酸等でドーピング
層6上の酸化層を除去する(図1の(d))。
の第2実施例の工程を示す模式図である。ガラス等の基
体10上に、非晶質シリコン薄膜11、保護膜となるシ
リコン窒化膜12を、プラズマCVD法により形成し、
レジスト13を図2(a)に示した形のように蝕刻す
る。半導体薄膜11の材料としては、非晶質シリコン以
外に、微結晶シリコンあるいは多結晶シリコンでもよ
い。この後に前記実施例と同様のレジスト13をマスク
とし、例えば前記実施例と同様にPH3 とH2 の混合ガ
スの放電分解により発生するPを含んだイオン14及び
水素イオン15を、質量分離せずに打ち込んでドーピン
グし(図2の(a))、半導体薄膜11のマスク13の
下以外の領域をn型のドーピング層16にする(図2の
(b))。このとき、Pを含んだイオン及び水素イオン
の注入によって、レジスト13に変質・硬化層17が形
成される。この後変質・硬化層17を除去するために、
前記実施例と同様に酸素イオン18,酸素ラジカル19
を含んだ雰囲気中に晒す(図2の(c))。本実施例で
は、前記実施例と同様の条件で、平行平板高周波放電装
置の高周波印加電極上に試料を置き、酸素プラズマを発
生させて、酸素イオン18,酸素ラジカル19の照射を
行なった。酸素イオン18,酸素ラジカル19の照射に
より、変質・硬化層17のレジストを酸化・スパッタ・
エッチングし、除去する。この後、有機溶媒・発煙硝酸
等により洗浄して、レジスト13及び変質・硬化層17
を完全に除去するとともに、希弗酸等でドーピング層1
6上の保護膜を除去する(図2の(d))。なお保護膜
12の膜厚は、注入するイオンのエネルギーに依存す
る。例えば最大100keVまでの加速能力をもつ大面
積処理装置を使用する場合には、100keVのPイオ
ンの、シリコン窒化膜中での平均の注入深さが約100
0オングストロームであることから、ドーピング層とす
る半導体薄膜上の保護膜であるシリコン窒化膜12の膜
厚は1000オングストローム以下となる。
り、イオン注入によって、レジストをマスクとしてドー
ピング層を選択的に形成した場合に、変質・硬化したレ
ジストを容易に除去することが可能となる。従って薄膜
素子、例えば液晶ディスプレイなどの様に大面積基板に
薄膜半導体素子を作成するときにおいても、特性・信頼
性の優れた薄膜半導体素子を作製することが可能とな
る。
オン注入によって、レジストをマスクとしてドーピング
層を選択的に形成した場合に、変質・硬化したレジスト
を容易に除去することが可能となる。従って特性・信頼
性の優れた薄膜半導体素子を作製することが可能とな
る。
て、半導体薄膜上に膜厚1000オングストローム以下
の保護膜を形成することにより、イオン注入されたドー
ピング層が直接大気に晒されるのを防ぐことができ、イ
オン注入によって活性化されたドーピング層が酸化され
ることを防止できるので、より高品質の薄膜素子を得る
ことができる。
後、加熱処理を行なう好ましい態様とすることにより、
イオン注入によって生じた損傷を回復することができ、
また、注入された不純物を活性化することができる。
して非晶質シリコン薄膜を用いる場合には、低コストで
大面積の薄膜素子を製造することができ好ましい。ま
た、本発明方法に於いて、半導体薄膜として微結晶シリ
コン薄膜を用いる場合には、得られる半導体薄膜の薄膜
トランジスタ(TFT)の特性をより安定なものとする
ことができ好ましい。
して多結晶シリコン薄膜を用いる場合には、得られる半
導体薄膜の薄膜トランジスタ(TFT)の電界移動度を
より高いものとすることができる、p型TFTとするこ
とができる、周辺回路用CMOSを形成できるなどのメ
リットがあり好ましい。
工程を示す模式図。
工程を示す模式図。
工程を示す模式図。
Claims (5)
- 【請求項1】 半導体薄膜を有する薄膜素子において、
半導体薄膜上に膜厚1000オングストローム以下の保
護膜を形成し、前記保護膜上に有機材料からなるマスク
材を形成し、前記半導体薄膜の前記マスク材のない領域
に対して水素及び価電子制御用の不純物を含むイオンを
同時に注入してドーピング層の形成を行った後、酸素イ
オンを含んだ雰囲気中に晒し、スパッタエッチングを含
む方法によって前記マスク材の除去を行い、さらに前記
ドーピング層上の前記保護膜を除去することを特徴とす
る薄膜素子の製造方法。 - 【請求項2】 イオンの注入後、加熱処理を行なう請求
項1に記載の薄膜素子の製造方法。 - 【請求項3】 半導体薄膜が非晶質シリコン薄膜である
請求項1に記載の薄膜素子の製造方法。 - 【請求項4】 半導体薄膜が微結晶シリコン薄膜である
請求項1に記載の薄膜素子の製造方法。 - 【請求項5】 半導体薄膜が多結晶シリコン薄膜である
請求項1に記載の薄膜素子の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20284092A JP3260165B2 (ja) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | 薄膜素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP20284092A JP3260165B2 (ja) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | 薄膜素子の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0653183A JPH0653183A (ja) | 1994-02-25 |
JP3260165B2 true JP3260165B2 (ja) | 2002-02-25 |
Family
ID=16464065
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP20284092A Expired - Lifetime JP3260165B2 (ja) | 1992-07-30 | 1992-07-30 | 薄膜素子の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3260165B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2719416B1 (fr) * | 1994-04-29 | 1996-07-05 | Thomson Lcd | Procédé de passivation des flancs d'un composant semiconducteur à couches minces. |
JP5177948B2 (ja) * | 2005-10-11 | 2013-04-10 | 東京エレクトロン株式会社 | レジスト膜の除去方法およびコンピュータ読取可能な記憶媒体 |
JP2015037166A (ja) * | 2013-08-16 | 2015-02-23 | 株式会社アルバック | レジスト剥離方法およびレジスト剥離装置 |
-
1992
- 1992-07-30 JP JP20284092A patent/JP3260165B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH0653183A (ja) | 1994-02-25 |
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