JP3315190B2 - 薄膜トランジスタの作製方法 - Google Patents
薄膜トランジスタの作製方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、非単結晶半導体薄膜を
有する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）およびその作製方法
に関するものである。本発明によって作製される薄膜ト
ランジスタは、ガラス等の絶縁基板上、単結晶シリコン
等の半導体基板上、いずれにも形成される。
有する薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）およびその作製方法
に関するものである。本発明によって作製される薄膜ト
ランジスタは、ガラス等の絶縁基板上、単結晶シリコン
等の半導体基板上、いずれにも形成される。
【０００２】
【従来の技術】最近、絶縁基板上に、薄膜状の活性層
（活性領域ともいう）を有する絶縁ゲイト型の半導体装
置の研究がなされている。特に、薄膜状の絶縁ゲイトト
ランジスタ、いわゆる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が熱
心に研究されている。これらは、利用する半導体の材料
・結晶状態によって、アモルファスシリコンＴＦＴや結
晶性シリコンＴＦＴというように区別されている。
（活性領域ともいう）を有する絶縁ゲイト型の半導体装
置の研究がなされている。特に、薄膜状の絶縁ゲイトト
ランジスタ、いわゆる薄膜トランジスタ（ＴＦＴ）が熱
心に研究されている。これらは、利用する半導体の材料
・結晶状態によって、アモルファスシリコンＴＦＴや結
晶性シリコンＴＦＴというように区別されている。
【０００３】結晶半導体は、アモルファス半導体よりも
電界移動度が大きく、したがって、高速動作が可能であ
る。また、結晶性シリコンでは、ＮＭＯＳのＴＦＴだけ
でなく、ＰＭＯＳのＴＦＴも同様に得られるのでＣＭＯ
Ｓ回路を形成することが可能である。このため、特に最
近では結晶シリコンを使用したＴＦＴが盛んに研究され
ている。
電界移動度が大きく、したがって、高速動作が可能であ
る。また、結晶性シリコンでは、ＮＭＯＳのＴＦＴだけ
でなく、ＰＭＯＳのＴＦＴも同様に得られるのでＣＭＯ
Ｓ回路を形成することが可能である。このため、特に最
近では結晶シリコンを使用したＴＦＴが盛んに研究され
ている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】従来、結晶シリコン半
導体において、ゲイト電極の材料としては、シート抵抗
が低いという利点からアルミニウムを用いることが研究
されている。しかし、純粋なアルミニウムでは、１００
℃以上の熱処理でヒロックが発生した。このヒロック
は、チャネル長が１０μｍ以上のデバイスではさほど、
問題ではなかったが、それ以下のデバイス、典型的には
２〜１０μｍのデバイスでは致命的な欠陥をもたらし
た。
導体において、ゲイト電極の材料としては、シート抵抗
が低いという利点からアルミニウムを用いることが研究
されている。しかし、純粋なアルミニウムでは、１００
℃以上の熱処理でヒロックが発生した。このヒロック
は、チャネル長が１０μｍ以上のデバイスではさほど、
問題ではなかったが、それ以下のデバイス、典型的には
２〜１０μｍのデバイスでは致命的な欠陥をもたらし
た。
【０００５】そのため、通常はアルミニウムに０．５％
以上、好ましくは２％以上のシリコンを添加してヒロッ
クの発生を抑制した材料を用いていた。このようなゲイ
ト電極の形成方法を図２に示す。基板１１上に、下地絶
縁膜１２を堆積し、さらに島状シリコン領域１３を形成
し、これを覆って、ゲイト絶縁膜１４を堆積し、連続し
て、真空蒸着法もしくはスパッタリング法によってアル
ミニウム膜１５を堆積する。（図２（Ａ））
以上、好ましくは２％以上のシリコンを添加してヒロッ
クの発生を抑制した材料を用いていた。このようなゲイ
ト電極の形成方法を図２に示す。基板１１上に、下地絶
縁膜１２を堆積し、さらに島状シリコン領域１３を形成
し、これを覆って、ゲイト絶縁膜１４を堆積し、連続し
て、真空蒸着法もしくはスパッタリング法によってアル
ミニウム膜１５を堆積する。（図２（Ａ））
【０００６】そして、公知のフォトリソグラフィー法に
よってパターニングをおこない、アルミニウム１５をエ
ッチングして、ゲイト電極１５ａを形成する。エッチン
グには量産性の観点から燐酸等の酸を用いたウェットエ
ッチングが用いられた。しかし、このようなエッチング
では、図中に１６で示すような残査が観察された。これ
は、シリコンを主成分とするものであり、エッチングの
過程で、エッチングされないで残ったシリコンもしくは
アルミニウムシリサイドが凝集して生じたものであっ
た。（図２（Ｂ））
よってパターニングをおこない、アルミニウム１５をエ
ッチングして、ゲイト電極１５ａを形成する。エッチン
グには量産性の観点から燐酸等の酸を用いたウェットエ
ッチングが用いられた。しかし、このようなエッチング
では、図中に１６で示すような残査が観察された。これ
は、シリコンを主成分とするものであり、エッチングの
過程で、エッチングされないで残ったシリコンもしくは
アルミニウムシリサイドが凝集して生じたものであっ
た。（図２（Ｂ））
【０００７】この残査１６を除去するには、フッ化水素
酸を含む酸で処理することが必要であったが、その場合
にはその下に存在するゲイト絶縁膜１４（通常は酸化珪
素からなる）にダメージを与えることとなった。すなわ
ち、ゲイト絶縁膜を少なからずエッチングしてしまい、
そのために後でゲイト電極を陽極酸化するような場合に
は、ゲイト電極の陽極酸化物とゲイト絶縁膜との間に空
孔が生じて、信頼性を低下させることが生じた。したが
って、このような残査が生じないようなゲイト電極の構
成が求められていた。
酸を含む酸で処理することが必要であったが、その場合
にはその下に存在するゲイト絶縁膜１４（通常は酸化珪
素からなる）にダメージを与えることとなった。すなわ
ち、ゲイト絶縁膜を少なからずエッチングしてしまい、
そのために後でゲイト電極を陽極酸化するような場合に
は、ゲイト電極の陽極酸化物とゲイト絶縁膜との間に空
孔が生じて、信頼性を低下させることが生じた。したが
って、このような残査が生じないようなゲイト電極の構
成が求められていた。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、ゲイト電極を
少なくとも２層の多層構造とし、下層を９９．５％以上
の比較的純度の高いアルミニウムによって構成し、上層
をシリコンを０．５％以上、好ましくは２％以上含有す
るアルミニウムとすることによって解決する。このよう
な多層膜においてはエッチングが進行する途中まで、シ
リコン等の残査が凝集するが、ゲイト絶縁膜近傍では全
てのアルミニウムが溶解してしまうのでこのような残査
もゲイト絶縁膜に付着することなく除去できる。このた
め、フッ化水素酸等の処理は不要である。したがって、
ゲイト絶縁膜にはほとんど影響が生じず、特に、その後
にゲイト電極を陽極酸化する場合には効果が大であっ
た。
少なくとも２層の多層構造とし、下層を９９．５％以上
の比較的純度の高いアルミニウムによって構成し、上層
をシリコンを０．５％以上、好ましくは２％以上含有す
るアルミニウムとすることによって解決する。このよう
な多層膜においてはエッチングが進行する途中まで、シ
リコン等の残査が凝集するが、ゲイト絶縁膜近傍では全
てのアルミニウムが溶解してしまうのでこのような残査
もゲイト絶縁膜に付着することなく除去できる。このた
め、フッ化水素酸等の処理は不要である。したがって、
ゲイト絶縁膜にはほとんど影響が生じず、特に、その後
にゲイト電極を陽極酸化する場合には効果が大であっ
た。
【０００９】また、ヒロックに対しては、好ましくはゲ
イト電極の上層のアルミニウムの厚さを下層のアルミニ
ウムの厚さの５倍以上とすることによって、実質的に問
題がないことが分かった。このため、本発明は特に１０
０℃以上、好ましくは２５０℃以上の温度を要するプロ
セスを有する場合に有効である。
イト電極の上層のアルミニウムの厚さを下層のアルミニ
ウムの厚さの５倍以上とすることによって、実質的に問
題がないことが分かった。このため、本発明は特に１０
０℃以上、好ましくは２５０℃以上の温度を要するプロ
セスを有する場合に有効である。
【００１０】本発明の概念図を図１に示す。基板１上に
下地絶縁膜２を堆積し、島状シリコン領域３を形成し
て、これを覆ってゲイト絶縁膜４および下層のアルミニ
ウム膜（９９．５％以上）５、上層のアルミニウム膜
（０．５％以上、好ましくは２％以上のシリコンを含
む）を堆積する。（図１（Ａ）） そして、これを公知のフォトリソグラフィー法によって
パターニングし、燐酸等の酸でエッチングして、ゲイト
電極（上層膜６ａおよび下層膜５ａからなる）を形成す
る。（図１（Ｂ））
下地絶縁膜２を堆積し、島状シリコン領域３を形成し
て、これを覆ってゲイト絶縁膜４および下層のアルミニ
ウム膜（９９．５％以上）５、上層のアルミニウム膜
（０．５％以上、好ましくは２％以上のシリコンを含
む）を堆積する。（図１（Ａ）） そして、これを公知のフォトリソグラフィー法によって
パターニングし、燐酸等の酸でエッチングして、ゲイト
電極（上層膜６ａおよび下層膜５ａからなる）を形成す
る。（図１（Ｂ））
【００１１】アルミニウムは光の反射が強いので、上層
のアルミニウム膜を形成した後、スパッタリング法、Ｃ
ＶＤ法等によってアモルファスシリコンやアモルファス
シリコンを主成分とする被膜７を反射防止膜として形成
してもよい。（図１（Ｃ）） 以下に実施例を用いて、より詳細に本発明を説明する。
のアルミニウム膜を形成した後、スパッタリング法、Ｃ
ＶＤ法等によってアモルファスシリコンやアモルファス
シリコンを主成分とする被膜７を反射防止膜として形成
してもよい。（図１（Ｃ）） 以下に実施例を用いて、より詳細に本発明を説明する。
【００１２】
【実施例】〔実施例１〕 図３に本実施例の作製工程の
断面図を示す。まず、基板（コーニング７０５９）３１
上にスパッタリング法によって厚さ２０００Åの酸化珪
素の下地膜３２を形成した。さらに、プラズマＣＶＤ法
によって、厚さ５００〜１５００Å、例えば１５００Å
の真性（Ｉ型）のアモルファスシリコン膜を、さらにそ
の上にスパッタリング法によって厚さ２００Åの酸化珪
素膜を堆積した。そして、このアモルファスシリコン膜
を窒素雰囲気中、６００℃、４８時間アニールして結晶
化させた。
断面図を示す。まず、基板（コーニング７０５９）３１
上にスパッタリング法によって厚さ２０００Åの酸化珪
素の下地膜３２を形成した。さらに、プラズマＣＶＤ法
によって、厚さ５００〜１５００Å、例えば１５００Å
の真性（Ｉ型）のアモルファスシリコン膜を、さらにそ
の上にスパッタリング法によって厚さ２００Åの酸化珪
素膜を堆積した。そして、このアモルファスシリコン膜
を窒素雰囲気中、６００℃、４８時間アニールして結晶
化させた。
【００１３】結晶化工程後、シリコン膜をパターニング
して、島状シリコン領域３３を形成し、さらに、スパッ
タリング法によって厚さ１０００Åの酸化珪素膜３４を
ゲイト絶縁膜として堆積した。スパッタリングには、タ
ーゲットとして酸化珪素を用い、スパッタリング時の基
板温度は２００〜４００℃、例えば２５０℃、スパッタ
リング雰囲気は酸素とアルゴンで、アルゴン／酸素＝０
〜０．５、例えば０．１以下とした。
して、島状シリコン領域３３を形成し、さらに、スパッ
タリング法によって厚さ１０００Åの酸化珪素膜３４を
ゲイト絶縁膜として堆積した。スパッタリングには、タ
ーゲットとして酸化珪素を用い、スパッタリング時の基
板温度は２００〜４００℃、例えば２５０℃、スパッタ
リング雰囲気は酸素とアルゴンで、アルゴン／酸素＝０
〜０．５、例えば０．１以下とした。
【００１４】引き続いて、スパッタリング法によって、
厚さ２００〜２０００Å、例えば５００Åのアルミニウ
ム膜（第１のアルミニウム膜）を堆積した。アルミニウ
ムの純度は９９．９％以上であった。なお、この酸化珪
素とアルミニウム膜の成膜工程は連続的におこなうこと
が望ましい。引き続き、シリコンを０．５〜３％、例え
ば２％含むアルミニウム膜（第２のアルミニウム膜）を
厚さ１０００〜１００００Å、例えば５０００Å堆積し
た。そして、第１および第２のアルミニウム膜をパター
ニングして、ゲイト電極（第１のアルミニウム３５と第
２のアルミニウム３６からなる）を形成した。（図３
（Ａ））
厚さ２００〜２０００Å、例えば５００Åのアルミニウ
ム膜（第１のアルミニウム膜）を堆積した。アルミニウ
ムの純度は９９．９％以上であった。なお、この酸化珪
素とアルミニウム膜の成膜工程は連続的におこなうこと
が望ましい。引き続き、シリコンを０．５〜３％、例え
ば２％含むアルミニウム膜（第２のアルミニウム膜）を
厚さ１０００〜１００００Å、例えば５０００Å堆積し
た。そして、第１および第２のアルミニウム膜をパター
ニングして、ゲイト電極（第１のアルミニウム３５と第
２のアルミニウム３６からなる）を形成した。（図３
（Ａ））
【００１５】続いて、酒石酸のエチレングリコール溶液
（１〜５％）に基板を浸漬して、ゲイト電極に電流を通
じ、ゲイト電極の表面に陽極酸化物（酸化アルミニウ
ム）層３７を成長させた。陽極酸化物の厚さは１０００
〜５０００Å、特に２０００〜３０００Åが好ましかっ
た。ここでは２５００Åとした。（図３（Ｂ））
（１〜５％）に基板を浸漬して、ゲイト電極に電流を通
じ、ゲイト電極の表面に陽極酸化物（酸化アルミニウ
ム）層３７を成長させた。陽極酸化物の厚さは１０００
〜５０００Å、特に２０００〜３０００Åが好ましかっ
た。ここでは２５００Åとした。（図３（Ｂ））
【００１６】そして、プラズマドーピング法によって、
シリコン領域にゲイト電極とその周囲の陽極酸化物をマ
スクとして不純物（燐）を注入した。ドーピングガスと
して、フォスフィン（ＰＨ3 ）を用い、加速電圧を６０
〜９０ｋＶ、例えば８０ｋＶとした。ドーズ量は１×１
０15〜８×１０15ｃｍ-2、例えば、２×１０15ｃｍ-2と
した。この結果、Ｎ型の不純物領域３８ａ、３８ｂが形
成された。（図３（Ｃ））
シリコン領域にゲイト電極とその周囲の陽極酸化物をマ
スクとして不純物（燐）を注入した。ドーピングガスと
して、フォスフィン（ＰＨ3 ）を用い、加速電圧を６０
〜９０ｋＶ、例えば８０ｋＶとした。ドーズ量は１×１
０15〜８×１０15ｃｍ-2、例えば、２×１０15ｃｍ-2と
した。この結果、Ｎ型の不純物領域３８ａ、３８ｂが形
成された。（図３（Ｃ））
【００１７】その後、レーザー光を照射し、レーザーア
ニールをおこなった。レーザーとしてはＫｒＦエキシマ
ーレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）
を用いたが、その他のレーザー、例えば、ＸｅＦエキシ
マーレーザー（波長３５３ｎｍ）、ＸｅＣｌエキシマー
レーザー（波長３０８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマーレーザ
ー（波長１９３ｎｍ）等を用いてもよい。レーザーのエ
ネルギー密度は、２００〜５００ｍＪ／ｃｍ2 、例えば
２５０ｍＪ／ｃｍ2 とし、１か所につき２〜１０ショッ
ト、例えば２ショット照射した。レーザー照射時に、基
板を１００〜４５０℃、例えば２５０℃に加熱した。こ
うして、不純物の活性化をおこなった。（図３（Ｄ））
ニールをおこなった。レーザーとしてはＫｒＦエキシマ
ーレーザー（波長２４８ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）
を用いたが、その他のレーザー、例えば、ＸｅＦエキシ
マーレーザー（波長３５３ｎｍ）、ＸｅＣｌエキシマー
レーザー（波長３０８ｎｍ）、ＡｒＦエキシマーレーザ
ー（波長１９３ｎｍ）等を用いてもよい。レーザーのエ
ネルギー密度は、２００〜５００ｍＪ／ｃｍ2 、例えば
２５０ｍＪ／ｃｍ2 とし、１か所につき２〜１０ショッ
ト、例えば２ショット照射した。レーザー照射時に、基
板を１００〜４５０℃、例えば２５０℃に加熱した。こ
うして、不純物の活性化をおこなった。（図３（Ｄ））
【００１８】続いて、厚さ６０００Åの酸化珪素膜３９
を層間絶縁物としてプラズマＣＶＤ法によって形成し、
これにコンタクトホールを形成して、金属材料、例え
ば、窒化チタンとアルミニウムの多層膜によってＴＦＴ
のソース領域、ドレイン領域の電極・配線４０ａ、４０
ｂを形成した。最後に、１気圧の水素雰囲気で３５０
℃、３０分のアニールをおこなった。以上の工程によっ
て薄膜トランジスタが完成した。（図３（Ｅ））
を層間絶縁物としてプラズマＣＶＤ法によって形成し、
これにコンタクトホールを形成して、金属材料、例え
ば、窒化チタンとアルミニウムの多層膜によってＴＦＴ
のソース領域、ドレイン領域の電極・配線４０ａ、４０
ｂを形成した。最後に、１気圧の水素雰囲気で３５０
℃、３０分のアニールをおこなった。以上の工程によっ
て薄膜トランジスタが完成した。（図３（Ｅ））
【００１９】〔実施例２〕 図４に本実施例の作製工程
の断面図を示す。まず、基板（コーニング７０５９）４
１上にスパッタリング法によって厚さ２０００Åの酸化
珪素の下地膜４２を形成した。さらに、プラズマＣＶＤ
法によって、厚さ２００〜１５００Å、例えば５００Å
の真性（Ｉ型）のアモルファスシリコン膜を堆積した。
そして、このシリコン膜をパターニングして、島状シリ
コン膜４３を形成した。さらに、レーザーアニールによ
って、シリコン領域を結晶化させた。レーザーとしては
ＫｒＦエキシマーレーザー（波長２４８ｎｍ）を用い、
レーザーのエネルギー密度は、２００〜５００ｍＪ／ｃ
ｍ2 、例えば３５０ｍＪ／ｃｍ2 とし、１か所につき２
〜１０ショット、例えば２ショット照射した。レーザー
照射時には基板を１００〜４５０℃、例えば３５０℃に
加熱した。
の断面図を示す。まず、基板（コーニング７０５９）４
１上にスパッタリング法によって厚さ２０００Åの酸化
珪素の下地膜４２を形成した。さらに、プラズマＣＶＤ
法によって、厚さ２００〜１５００Å、例えば５００Å
の真性（Ｉ型）のアモルファスシリコン膜を堆積した。
そして、このシリコン膜をパターニングして、島状シリ
コン膜４３を形成した。さらに、レーザーアニールによ
って、シリコン領域を結晶化させた。レーザーとしては
ＫｒＦエキシマーレーザー（波長２４８ｎｍ）を用い、
レーザーのエネルギー密度は、２００〜５００ｍＪ／ｃ
ｍ2 、例えば３５０ｍＪ／ｃｍ2 とし、１か所につき２
〜１０ショット、例えば２ショット照射した。レーザー
照射時には基板を１００〜４５０℃、例えば３５０℃に
加熱した。
【００２０】さらに、テトラ・エトキシ・シラン（Ｓｉ
（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 、ＴＥＯＳ）と酸素を原料として、プ
ラズマＣＶＤ法によって結晶シリコンＴＦＴのゲイト絶
縁膜として、厚さ１０００Åの酸化珪素４４を形成し
た。原料には、上記ガスに加えて、トリクロロエチレン
（Ｃ2 ＨＣｌ3 ）を用いた。成膜前にチャンバーに酸素
を４００ＳＣＣＭ流し、基板温度３００℃、全圧５Ｐ
ａ、ＲＦパワー１５０Ｗでプラズマを発生させ、この状
態を１０分保った。その後、チャンバーに酸素３００Ｓ
ＣＣＭ、ＴＥＯＳを１５ＳＣＣＭ、トリクロロエチレン
を２ＳＣＣＭを導入して、酸化珪素膜の成膜をおこなっ
た。基板温度、ＲＦパワー、全圧は、それぞれ３００
℃、７５Ｗ、５Ｐａであった。成膜完了後、チャンバー
に１００Ｔｏｒｒの水素を導入し、３５０℃で３５分の
水素アニールをおこなった。
（ＯＣ2 Ｈ5 ）4 、ＴＥＯＳ）と酸素を原料として、プ
ラズマＣＶＤ法によって結晶シリコンＴＦＴのゲイト絶
縁膜として、厚さ１０００Åの酸化珪素４４を形成し
た。原料には、上記ガスに加えて、トリクロロエチレン
（Ｃ2 ＨＣｌ3 ）を用いた。成膜前にチャンバーに酸素
を４００ＳＣＣＭ流し、基板温度３００℃、全圧５Ｐ
ａ、ＲＦパワー１５０Ｗでプラズマを発生させ、この状
態を１０分保った。その後、チャンバーに酸素３００Ｓ
ＣＣＭ、ＴＥＯＳを１５ＳＣＣＭ、トリクロロエチレン
を２ＳＣＣＭを導入して、酸化珪素膜の成膜をおこなっ
た。基板温度、ＲＦパワー、全圧は、それぞれ３００
℃、７５Ｗ、５Ｐａであった。成膜完了後、チャンバー
に１００Ｔｏｒｒの水素を導入し、３５０℃で３５分の
水素アニールをおこなった。
【００２１】引き続いて、スパッタリング法によって、
厚さ２００〜２０００Å、例えば５００Åのアルミニウ
ム膜（第１のアルミニウム膜）を堆積した。アルミニウ
ムの純度は９９．９％以上であった。引き続き、シリコ
ンを０．５〜３％、例えば２％含むアルミニウム膜（第
２のアルミニウム膜）を厚さ１０００〜１００００Å、
例えば５０００Å堆積した。
厚さ２００〜２０００Å、例えば５００Åのアルミニウ
ム膜（第１のアルミニウム膜）を堆積した。アルミニウ
ムの純度は９９．９％以上であった。引き続き、シリコ
ンを０．５〜３％、例えば２％含むアルミニウム膜（第
２のアルミニウム膜）を厚さ１０００〜１００００Å、
例えば５０００Å堆積した。
【００２２】さらに、スパッタリング法によって、反射
防止膜として、厚さ１００〜２０００Å、例えば２００
Åのアモルファスシリコン膜を堆積した。そして、この
多層膜をパターニングして、ＴＦＴのゲイト電極４５を
形成した。ゲイト電極上には反射防止膜４６が残存し
た。反射防止膜が存在したため、例えば、７μｍ以下の
微細なパターニングも精度良く実行できた。（図４
（Ａ））
防止膜として、厚さ１００〜２０００Å、例えば２００
Åのアモルファスシリコン膜を堆積した。そして、この
多層膜をパターニングして、ＴＦＴのゲイト電極４５を
形成した。ゲイト電極上には反射防止膜４６が残存し
た。反射防止膜が存在したため、例えば、７μｍ以下の
微細なパターニングも精度良く実行できた。（図４
（Ａ））
【００２３】次に、このゲイト電極４５および反射防止
膜４６の表面を陽極酸化して、表面に酸化物（酸化アル
ミニウムおよび酸化珪素）層４７を形成した。陽極酸化
は、酒石酸の１〜５％エチレングリコール溶液中でおこ
なった。得られた酸化物層の厚さは２０００Åであっ
た。反射防止膜４６はほぼ完全に酸化された。そして、
イオン注入法によって、ゲイト電極をマスクとして不純
物（燐）を注入した。加速電圧を８０ｋＶとし、ドーズ
量は２×１０15ｃｍ-2とした。この結果、Ｎ型の不純物
領域４８ａ、４８ｂが形成された。（図４（Ｃ））
膜４６の表面を陽極酸化して、表面に酸化物（酸化アル
ミニウムおよび酸化珪素）層４７を形成した。陽極酸化
は、酒石酸の１〜５％エチレングリコール溶液中でおこ
なった。得られた酸化物層の厚さは２０００Åであっ
た。反射防止膜４６はほぼ完全に酸化された。そして、
イオン注入法によって、ゲイト電極をマスクとして不純
物（燐）を注入した。加速電圧を８０ｋＶとし、ドーズ
量は２×１０15ｃｍ-2とした。この結果、Ｎ型の不純物
領域４８ａ、４８ｂが形成された。（図４（Ｃ））
【００２４】その後、ゲイト電極上の陽極酸化物４７お
よび酸化珪素膜４４（ただし、ゲイト電極の下部に存在
するものを除く）を除去した。そして、この状態でレー
ザーアニールによって不純物の活性化をおこなった。レ
ーザーとしてはＫｒＦエキシマーレーザー（波長２４８
ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を用いた。レーザーのエ
ネルギー密度は、２００〜５００ｍＪ／ｃｍ2 、例えば
２５０ｍＪ／ｃｍ2 とし、１か所につき２〜１０ショッ
ト、例えば２ショット照射した。レーザー照射時に、基
板を１００〜４５０℃、例えば２５０℃に加熱した。こ
うして、不純物の活性化をおこなった。（図４（Ｄ））
よび酸化珪素膜４４（ただし、ゲイト電極の下部に存在
するものを除く）を除去した。そして、この状態でレー
ザーアニールによって不純物の活性化をおこなった。レ
ーザーとしてはＫｒＦエキシマーレーザー（波長２４８
ｎｍ、パルス幅２０ｎｓｅｃ）を用いた。レーザーのエ
ネルギー密度は、２００〜５００ｍＪ／ｃｍ2 、例えば
２５０ｍＪ／ｃｍ2 とし、１か所につき２〜１０ショッ
ト、例えば２ショット照射した。レーザー照射時に、基
板を１００〜４５０℃、例えば２５０℃に加熱した。こ
うして、不純物の活性化をおこなった。（図４（Ｄ））
【００２５】続いて、層間絶縁物として厚さ２０００Å
の酸化珪素膜４９をＴＥＯＳを原料とするプラズマＣＶ
Ｄ法によって形成し、これにコンタクトホールを形成し
て、金属材料、例えば、窒化チタンとアルミニウムの多
層膜によってソース、ドレイン電極・配線５０ａ、５０
ｂを形成した。以上の工程によって半導体回路が完成し
た。（図４（Ｅ））
の酸化珪素膜４９をＴＥＯＳを原料とするプラズマＣＶ
Ｄ法によって形成し、これにコンタクトホールを形成し
て、金属材料、例えば、窒化チタンとアルミニウムの多
層膜によってソース、ドレイン電極・配線５０ａ、５０
ｂを形成した。以上の工程によって半導体回路が完成し
た。（図４（Ｅ））
【００２６】作製された薄膜トランジスタの電界効果移
動度は、ゲイト電圧１０Ｖで７０〜１００ｃｍ2 ／Ｖ
ｓ、しきい値は２．５〜４．０Ｖ、ゲイトに−２０Ｖの
電圧を印加したときのリーク電流は１０-13 Ａ以下であ
った。
動度は、ゲイト電圧１０Ｖで７０〜１００ｃｍ2 ／Ｖ
ｓ、しきい値は２．５〜４．０Ｖ、ゲイトに−２０Ｖの
電圧を印加したときのリーク電流は１０-13 Ａ以下であ
った。
【００２７】
【発明の効果】本発明によって、アルミニウムを主成分
とする金属ゲイトを有するＴＦＴを得ることができた。
本発明のゲイト電極は耐熱性に優れ、ヒロックが発生し
にくい。このため１０μｍ以下、特に７μｍ以下の微細
なパターンに使用する上で多大な効果をもたらす。この
ように本発明は工業上有益な発明である。
とする金属ゲイトを有するＴＦＴを得ることができた。
本発明のゲイト電極は耐熱性に優れ、ヒロックが発生し
にくい。このため１０μｍ以下、特に７μｍ以下の微細
なパターンに使用する上で多大な効果をもたらす。この
ように本発明は工業上有益な発明である。
【図１】 本発明のＴＦＴのゲイトの構成例を示す。
【図２】 従来のＴＦＴのゲイトの構成例を示す。
【図３】 実施例１の作製工程断面図を示す。
【図４】 実施例２の作製工程断面図を示す。
１・・・基板 ２・・・下地絶縁膜（酸化珪素） ３・・・島状シリコン領域 ４・・・ゲイト絶縁膜（酸化珪素） ５・・・下層のアルミニウム膜 ６・・・上層のアルミニウム膜 ７・・・反射防止膜
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 29/786 H01L 21/336 H01L 21/3205
Claims (5)
- 【請求項１】 絶縁表面上に半導体膜を形成し、前記 半導体膜を覆って絶縁膜を形成し、前記 絶縁膜上に９９．５％以上の純度のアルミニウムで
なる第１のアルミニウム膜を形成し、 前記第１のアルミニウム膜上に０．５％以上のシリコン
を含むアルミニウムでなる第２のアルミニウム膜を形成
し、前記第２のアルミニウム膜上にアモルファスシリコン膜
を形成し、 前記第１および第２のアルミニウム膜ならびに前記アモ
ルファスシリコン膜を所定のパターンにエッチングし、 前記所定のパターンにエッチングした第１および第２の
アルミニウム膜ならびにアモルファスシリコン膜の表面
を陽極酸化して、前記アモルファスシリコン膜を酸化す
るとともに、前記第１および第２のアルミニウム膜でな
り表面が酸化されたゲイト 電極を形成することを特徴と
する薄膜トランジスタの作製方法。 - 【請求項２】 絶縁膜上に９９．５％以上の純度のアル
ミニウムでなる第１のアルミニウム膜を形成し、 前記第１のアルミニウム膜上に、０．５％以上のシリコ
ンを含むアルミニウムでなる第２のアルミニウム膜を形
成し、 前記第２のアルミニウム膜上にアモルファスシリコン膜
を形成し、 前記第１および第２のアルミニウム膜ならびに前記アモ
ルファスシリコン膜を所定のパターンにエッチングし、 前記所定のパターンにエッチングした第１および第２の
アルミニウム膜ならびにアモルファスシリコン膜の表面
を陽極酸化して、前記アモルファスシリコン膜を酸化す
るとともに、前記第１および第２のアルミニウム膜でな
り表面が酸化されたゲイト電極を形成することを特徴と
する薄膜トランジスタの作製方法。 - 【請求項３】 絶縁表面上に９９．５％以上の純度のア
ルミニウムでなる第１のアルミニウム膜を形成し、 前記第１のアルミニウム膜上に、０．５％以上のシリコ
ンを含むアルミニウムでなる第２のアルミニウム膜を形
成し、 前記第２のアルミニウム膜上にアモルファスシリコン膜
を形成し、 前記第１および第２のアルミニウム膜ならびに前記アモ
ルファスシリコン膜を所定のパターンにエッチングし、 前記所定のパターンにエッチングした第１および第２の
アルミニウム膜ならびにアモルファスシリコン膜の表面
を陽極酸化して、前記アモルファスシリコン膜を酸化す
るとともに、前記第１および第２のアルミニウム膜でな
り表面が酸化されたゲイト電極を形成することを特徴と
する薄膜トランジスタの作製方法。 - 【請求項４】 請求項１乃至３のいずれか一において、
前記第２のアルミニウム膜に含まれるシリコンの濃度は
２％以上であることを特徴とする薄膜トランジスタの作
製方法。 - 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれか一において、
前記第２のアルミニウム膜の厚さを、前記第１のアルミ
ニウム膜の厚さの５倍以上にすることを特徴とする薄膜
トランジスタの作製方法。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08675093A JP3315190B2 (ja) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | 薄膜トランジスタの作製方法 |
| US08/213,060 US5580800A (en) | 1993-03-22 | 1994-03-15 | Method of patterning aluminum containing group IIIb Element |
| KR1019940005917A KR0166397B1 (ko) | 1993-03-22 | 1994-03-22 | 트랜지스터 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08675093A JP3315190B2 (ja) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | 薄膜トランジスタの作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06275828A JPH06275828A (ja) | 1994-09-30 |
| JP3315190B2 true JP3315190B2 (ja) | 2002-08-19 |
Family
ID=13895450
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08675093A Expired - Fee Related JP3315190B2 (ja) | 1993-03-22 | 1993-03-22 | 薄膜トランジスタの作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3315190B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111679454B (zh) * | 2020-06-19 | 2023-07-07 | 联合微电子中心有限责任公司 | 半导体器件的制备方法 |
-
1993
- 1993-03-22 JP JP08675093A patent/JP3315190B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06275828A (ja) | 1994-09-30 |
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