JPH01129460A - 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

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は薄膜トランジスタ(TPT)の製造方法に関し
、詳しくは、多結晶シリコンを用いた薄膜トランジスタ
の製造過程において特定の処理を施し、TPT特性の改
善をはかる方法に関する。
〔従来技術〕
近時、イメージセンサや液晶デイスプレィを駆動させる
ための薄膜トランジスタの研究が随所で盛んに行なわれ
ており、その特性(TPT特性)改善とともに更に数多
くの技術分野への応用が期待されている。
ところで、ポリシリコン(多結晶シリコン)を用いたM
O5型薄膜トランジスタにおいては、ポリシリコン結晶
粒界でダングリングボンドによるトラップ準位が存在し
キャリアの捕獲が起こり1粒界に沿った障壁ポテンシャ
ルが形成されてキャリア移動度が低下し、ON電流が小
さいという欠陥を有している。
こうした欠陥を解消する対策としては、通常、ポリシリ
コン結晶粒界に水素原子を導入して結晶格子の乱れを正
しダングリングボンドの密度を低減させ前記トラップ準
位を小さくし、障壁ポテンシャルの高さを低くしてキャ
リア移動度を向上させる手段が採用されている。そして
、この水素原子を導入させるには、(1)TPT作製後
、高周波水素プラズマによって、水素原子を活性層及び
拡散領域のポリシリコンに導入する〔第3図(a)〕、
(2)TPT作製後、活性層及び拡散領域のポリシリコ
ンに水素イオン注入し、続いて400℃前後で活性化さ
せる〔第3図(b)〕、(3)TPT作製後、パッシベ
ーション5iNxHy膜を形成し、熱拡散によって水R
fjf=子を活性層及び拡散領域のポリシリコンに導入
する〔第3図(C)〕などの方法が提案されている。
なお、これら第3図(a) (b) (C)において、
1は絶縁基板(石英基板など)、2は活性層、3は拡散
領域、4はゲート酸化膜(ゲートSiO?、膜)5はゲ
ート電極、6は層間絶縁膜、7はAl配線、8はパッシ
ベーション膜を表オ〕している。
だが、これら方法はすべてTPT作製後、最終プロセス
として行なうものであり、製造工程数の増加は否めない
。加えて、第3図(a)(b) (e)かられかるとお
り、水素原子が導入されるべき活性層2及び拡散領域3
にはゲートSiO□[4,ゲート電極51層間絶縁膜6
などが積層されているため、活性層2及び拡散領域3に
水素原子を到達・導入されるには適正な処理条件が必要
となる。即ち、前記(1)の場合ではプラズマの高出方
化であり、前記(2)の場合では高注入エネルギー化及
び高温化であり、前記(3)の場合ではS i N x
 Hy膜中の水素高濃度化及び熱拡散の高温化である。
しがし、これらの処理条件は、TPTへのダメージを配
慮して設定しなければならない制約があることから、必
ずしも効率のよい処理方法(TFT製造方法)とは言い
難いものである。
〔目  的〕
本発明は、新たな工程を必要とせず従来のプロセス条件
を改良することによって、効率よくポリシリコン活性層
及び拡散領域に水素原子を導入し更にゲート電極の低抵
抗化をはかり、良好なTPT特性が得られる薄膜トラン
ジスタの製造方法を提供するものである。
〔構  成〕
本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、多結晶シリコ
ンを主体として少なくとも活性層及び拡散領域を形成せ
しめ、がっ、層間絶縁膜をSiOxHy(但しx=2−
α、y=2αで、α≧0.01である)で形成せしめた
後、熱処理によって前記SiOxHy膜中の水素原子を
前記活性層、拡散領域及びゲート電極に導入させること
を特徴としている。
ちなみに、本発明者らはTPT製造過程における層間絶
縁膜を特定組成の水素化酸化シリコン(SiOxHy)
で形成し、その後Afl配線のシンタリンク工程がなさ
れると、そのシンタリンク工程での熱によって前記水素
化酸化シリコン中の水素原子が活性層及び拡散領域内に
有効に導入され、また、水素原子の導入によりゲート電
極の低抵抗化がはかられ、同時に、層間絶縁膜も本来的
な状態のものになることを確めた。本発明方法はこれに
基づいてなされたものである。  ゛ 以下に、本発明を添付の図面に従がいながらさらに詳細
に説明する。
第1図(イ)は、シンタリンクがなされる前の、ポリシ
リコンを用いたMO5型薄膜トランジスタの概略を示し
てあり、ここに付された番号は先に触れた第3図(a)
 (b) (c)と共通しているが、2′及び3′はい
まだ水素原子が導入されていない活性層及び拡散領域を
表わしており、5′は低抵抗化がはかられていないゲー
ト電極を表わしており、また、6′は最終的に製造され
るTFTの層間絶縁膜6とは異なり5iOxt(y層を
表わしている。
この第1図(イ)に示した構造のものは5層間絶縁膜6
′の材料をSiOxHyとし及び活性層2′、拡散領域
3′にいまだ水素原子が導入されていないこと及びゲー
ト電極5′がいまだ低抵抗化されていないことを除けば
、従来の薄膜トランジスタと何等相違するところはない
。従って、第1図(イ)に示したものの作製自体は通常
知られている方法の応用によってつくることができる。
その−例として、石英基板1上にLP−CVD法(62
5℃、0.15 torr、 SiH,/N2=30/
 1003CCMなどの条件)により約1700八属の
ポリシリコン層(半導体層)を堆積させ、次いで、ドラ
イ酸化(1025℃、 02+HCQ (1%)=5Q
/minなとの条件)して約1300入庫のシリコン酸
化膜を生成させ、更に、LP−CVD法(625℃、0
.2torr、 5iH4=1505CCMなどの条件
)により約4000入庫のポリシリコン層を堆積させる
。続いて、フォトリソグラフィー・エツチング法などに
よりゲートsio2M 4 ’及びゲート電極5′を形
成し、Pチャンネル型TFTであれば例えばBSG塗布
型拡散剤(東京応化社製B−59220)、Nチャンネ
ル型TPTであれば例えばPSG塗布型拡散剤(東京応
化社製B−59250)を塗布し、不活性ガス(NZガ
スが好ましい)雰囲気中900℃で約30分不純物を拡
散させて、いまだ水素原子が導入されていない拡散領域
3′及びその中間に活性層2′を形成せしめる。
本発明方法では、−旦、この上にSiOxHy16′が
約50Å〜1. 、5 p m好ましくは4000〜1
0000人の厚さで形成される。ここで、SiOxHy
は、x=2−α(αは0.5〜0.01、好ましくは0
.3〜0.05の値である)、y=2α、かつ、x+y
=2の値を満足するものの使用が望ましい。
SiOxHy膜6′はプラズマCVD法、ECR等によ
って製膜でき、製膜条件によっては10′″3〜20a
tomic%の範囲で水素含有量の制御が可能である。
5iOxlly膜6′が堆積された後コンタクトホール
を形成し、次いで、AΩを真空蒸着(真空度5 X 1
0”’torrなど)法により約1μm厚に形成し、更
に電極パターニングを行なうことにより、第1図(イ)
に示した構造のものが得られる。
本発明方法では、この電極パターニングした後に熱処理
を施して、SiOxHy膜6′中の水素原子を活性層2
′、拡散領域3′及びゲート電極5′に導入(拡散)さ
せて、第1図(ロ)に示したごとき本発明の意図する薄
膜トランジスタを製造している。
この結果、SiOxHy膜6′より水素原子が抜は出さ
れたところは、構造的にSiO□に極めて近い本来的な
層間絶縁膜6を形成するようになる、 熱処理にはAl配線7のシンタリンク(熱処理)工程で
の熱それ自体がそのまま利用される。シンタリンクの条
件としては不活性ガス(望ましくはN2ガスである)中
350〜500℃好ましくは400〜450℃で20〜
60分間程度行なわれる。
このようにして製造された第1図(ロ)に示した薄膜ト
ランジスタは、良好なTPT特性を有し、その特性を長
期にわたって維持しうるものである。
第2図は、上記の本発明方法によって製造されたPチャ
ンネル型MO5−TPTの静特性を示している。この測
定図より、本発明方法によってつくられた薄膜トランジ
スタはON電流の顕著な増加が認められる。
一方、比較のために、 LP−CVD法(条件: 41
0’C,0,2torr、 SiH,20SCCM、 
0,100 SCCM) テ約6000入庫のSiO□
からなる層間絶縁膜を形成し、敢えて活性層及び拡散領
域に水素導入を行なわなかった薄膜トランジスタの静特
性も併せて第4図として示した。
〔効  果〕
本発明方法によれば、活性層及び拡散領域に導入される
水素原子の供給源が前記活性層及び拡散領域に接してい
る5iOx)17層であるため、水素原子の導入は熱処
理により良好に行なわれ、その結果、TPT特性にすぐ
れた薄膜トランジスタが製造される。
【図面の簡単な説明】
第1図(イ)及び(ロ)は本発明方法を説明するための
図である。第2図は本発明により得られた薄膜トランジ
スタの特性を示したグラフである。 第3図(a)(b)及び(c)は従来法による活性層及
び拡散領域への水素原子の導入を説明するための図であ
る。第4図は比較の薄膜トランジスタの特性を示したグ
ラフである。 1・・・絶縁基板 4・・・ゲート酸化膜 7・・・AI2配g    8・・・パッシベーション
膜死3図(Q)       頬3図(b)第2図  
      沼4図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、多結晶シリコンを主体として少なくとも活性層及び
    拡散領域を形成せしめ、かつ、層間絶縁膜をSiO_x
    H_y(但しx=2−α、y=2α、α≧0.01であ
    る)で形成せしめた後、熱処理によって前記SiO_x
    H_y膜中の水素原子を前記活性層、拡散領域及びゲー
    ト電極に導入させることを特徴とする薄膜トランジスタ
    の製造方法。 2、前記SiO_xH_y膜は、熱処理前において、水
    素含有量が10^−^3〜20atomic%の範囲で
    あり、かつ、膜厚が約50Å〜1.5μmの範囲である
    特許請求の範囲第1項記載の薄膜トランジスタの製造方
    法。 3、前記熱処理はAl配線でのシンタリンク工程によっ
    てなされるものである特許請求の範囲第1項記載の薄膜
    トランジスタの製造方法。
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