JPH01173648A - 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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JPH01173648A
JPH01173648A JP32995787A JP32995787A JPH01173648A JP H01173648 A JPH01173648 A JP H01173648A JP 32995787 A JP32995787 A JP 32995787A JP 32995787 A JP32995787 A JP 32995787A JP H01173648 A JPH01173648 A JP H01173648A
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polycrystalline silicon
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transparent substrate
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Kenji Nakazawa
中沢 憲二
Keiji Tanaka
敬二 田中
Noriyoshi Yamauchi
山内 規義
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    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
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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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は多結晶シリコン膜を用いた薄膜トランジスタに
関し、特に高いON10 F F比を実現できる薄膜ト
ランジスタの製造方法に関するものである。
〔従来の技術〕
現在、アモルファスシリコン薄膜トランジスタをスイッ
チング素子に用いたアクティブマトリクス型液晶表示装
置の開発が盛んである。これは、アモルファスシリコン
膜が大面積ガラス基板上に低温で形成できるためばかり
でなく、この薄膜を用いたトランジスタではON電流と
OFF電流の比を高くとれるため、アクティブマトリク
ス型液晶表示装置のコントラスト比を向上でき、かつ、
視野角依存性の低減を図れるためである。
最近、高機能々アクティブマ) IJクス型液晶表示装
置の開発を狙いとして、アクティブマトリックスのスイ
ッチング素子とスイッチング素子駆動用周辺回路素子を
一体化した構成が期待されている。しかしながら、周辺
回路素子には高速動作が要求されるため、従来のアモル
ファスシリコン薄膜トランジスタでは適用できず、アモ
ルファスシリコン膜に比べてキャリアの移動度が1桁か
ら2桁以上大きい多結晶シリコン薄膜トランジスタの適
用が有望である。高歩留りでかつ経済的にアクティブマ
トリクス型液晶表示装置を実現するためには、スイッチ
ング素子とスイッチング素子駆動用周辺回路素子を多結
晶シリコン薄膜トランジスタを用いて一体形成すること
が必須である。
このようなアクティブマトリクス型液晶表示装置では、
スイッチング素子には高い0N10FF比を有する薄膜
トランジスタが要求され、一方、周辺回路素子には高速
に動作する薄膜トランジスタが要求される。し2かし7
ながら、多結晶シリコン薄膜トランジスタでは、OFF
電流を低減できないため、高いON10 F F比が得
られないという問題があった。例えば、n ・−Ch 
)ランジスタを用いたアクティブマトリクスでは、薄膜
トランジスタのゲート電極には、例えば、−10Vから
20Vの電圧が印加される。OFF電流はゲート電極に
Ovから一10Vまでの範囲で負電圧を印加した場合に
流れる電流である。この負電圧を印加した場合、電圧の
増加とともに電流が増加する現現象が生じている。した
がって、スイッチング素子とスイッチング素子駆動用周
辺回路素子を一体化したアクティブマトリクス型液晶表
示装置の開発では、OFF電流の少ない多結晶シリコン
薄膜トランジスタが要望されている。
以下、従来の多結晶シリコン薄膜トランジスタの構造を
用いて、OFF電流の発生要因を説明する。
第2図(a)は従来から広く用いられている多結晶シリ
コン薄膜トランジスタの断面構造である。ガラス基板2
0上に多結晶シリコン膜21.ゲート絶R膜22.ゲー
ト電極23が形成され、このゲート電極23に対して多
結晶シリコン膜21内部にソース電極24.ドレイン電
極25がセルファライン的に形成され、層間絶縁膜26
を介してAt配線27が形成されている。
第2図(b)は第2図(a)で示した断面構造を90度
回転した図で、層間絶縁膜26.At配線27を除いて
描いた断面構造であり、ガラス基板20上の一部に多結
晶シリコン膜21が形成されていて、この多結晶シリコ
ン膜21はその上部の他に側面にもゲート絶縁膜22お
よびゲート電極23が形成されでいる。
〔発明が解決しよ二・とする問題点〕
しかし、このような従来の構造では、多結晶シリコン膜
21がカラス基板20上の一部にのみ形成されているた
め、ゲート絶縁膜22およびゲート電格23が多結晶シ
リコン膜21の上部だけではなく、側面VCも堆積され
ることになる。一方、多結tシリコン、嘆21の側面に
は、その多結晶シリコン腰の加工の際に生じた欠陥が当
該多結晶シリコン漠21の上部に比−1、多数存在する
。このため、多結晶ソリコン。嘆21の側面におけるソ
ースおよびドレイン令自域としてのソース・ドレイン電
極24.25とチャネル領域との間には、電気的障壁が
形成されすらい。例えば、ソース魯ドレイン電極24 
* 25をn型とし、ゲート電極23に負の電圧を印加
した場合、多結晶シリコン膜21の上部だけではなく多
結晶シリコン膜21の側面にせ正の電荷であるホールが
誘起される。多結晶シリコン膜21の上部では電気的障
壁が形成されているためホールの流れを阻止できるが、
多結晶シリコン膜21の側面では、電気的障壁が不完全
なためホールを阻止できない。このため、負電圧の増加
にともなってOFF電流が増加することになる。
すなわち、OFF電流の低減を図る薄膜トランジスタを
製造する九めには、多結晶シリコン膜の側面に電荷を誘
起させない薄膜トランジスタの構造を実現することが重
要となる。
本発明は、以上の点に鑑み、このような問題を解決すべ
くなされたもので、その目的は、OFF電流が少ない多
結晶シリコン薄膜トランジスタの製造方法を提供するこ
とにある。
〔問題点を解決するための手段〕
本発明は、透明基板上の一部に形成された多結晶シリコ
ン膜を能動領域とする薄膜トランジスタの製造方法にお
いて、前記透明基板上にシリコン膜を堆積し、該シリコ
ン膜に所定のイオンを注入して不透明化したのち、この
不透明化されたシリコン膜をパターニングして薄膜トラ
ンジスタの能動領域を形成する工程と、前記透明基板上
の全面に透光性の絶縁膜を前記シリコン膜の膜厚以上に
堆積する工程と、前記絶縁膜上にネガ型レジストを塗布
し、前記透明基板側から光を照射して、前記能動領域を
除く前記ネガ型レジストを露光し、現像によって該能動
領域上のみネガ型レジストを残す工程と、該ネガ型レジ
ストをマスクとして前記絶縁膜をエツチング除去するこ
とにより、露光し念透明基板上のみに絶縁膜を埋め込む
工程とを備え、前記能動領域をアニールすることにより
多結晶シリコン膜とすることを特徴とするものである。
〔作用〕
したがって、本発明においては、薄膜トランジスタの能
動領域となる多結晶シリコン膜以外の領域が絶縁膜で埋
め込まれることにより、そのシリコン膜の上部のみにゲ
ート絶縁膜、ゲート電極が形成されることになるので、
ゲート電極に印加した負電圧によって多結晶シリコン膜
の側壁部に電荷が誘起されることはなくなる。
〔実施例〕
以下、本発明を図面に示す実施例に基づいて詳細に説明
する。
第1図は本発明による薄膜トランジスタの製造方法の一
実施例を示す工程断面図である。
まず、第1図(&)に示すように、透明なガラス基板1
0上に微結晶シリコン膜11を例えば、プラズマCvD
法によって、基板温度200℃で200 nrn厚で形
成する。そして、この微結晶シリコン膜11に例オば8
1イオンを注入して非晶質化することにより、この処理
によつ−C微結晶ンシリコン膜1は不透明になる。しか
る後、・二の不透明の微結晶シリコン膜11をパター−
−/グ・て薄膜トランジスタの能動領域を形成する。次
に、第1図(b)に示すように、透光性の絶縁M12失
して5loz 喚を200nm厚で堆積する。次いで、
第1図(c)に示すように、例えばRD200ON(日
立化成製)からなるネガ型レジスト13を1μm塗布し
、ガラス基板10の背面から紫外光31を照射すると、
ガラス基板10および5i02膜12は共に透光性であ
り、一方、Slイオンの注入処理により不透明になって
いる微結晶シリコン膜11は、紫外光31をより吸収し
やすいため、微結晶シリコン膜11がマスクとなって、
微結晶シ、リコン1111以外の領域のネガ型レジスト
13が露光される。
次に、第1図(d)に示すように、前記ネガ型レジスト
13を現像して不透明化された微結晶シリコン@11の
バタンと同一形状のネガ型レジスト13を除去したのち
、模ったネガ型レジスト13をマスクとして5iOz膜
12をエツチングして除去することにより、露光し、た
ガラス基板10上のみに5102膜12を埋め込む。そ
して、例えば600℃、30時間の熱処理(アニール)
をして、非晶質化した微結晶シリコン膜11を多結晶化
することにより、ガラス基板10十に形成された薄膜ト
ランジスタの能動領域となる多結晶シリコン膜11&が
5l(h膜からなる絶縁膜12で埋め込まれた構造を実
現する。次いで、前記ネガ型レジスト13の除去後、第
1図(・)に示すように、ゲート絶縁膜14として5l
oz膜を堆積する6(′の後、第1図(f)に示すよう
に、ゲート電極15 、Jr 17てM、膜を形成し、
このMO膜をマスク現して例えばP(リン)イオンをセ
ルファライン的に注入するとともに、層間絶縁膜18と
してSiO2膜を堆積し六のち、600℃でPイオンを
活性化して多結晶シリコン膜11m内部にソース、ドレ
イン領域とし、てのソース電極16.ドレイン′1!極
17を形成する1、(7かる後、コンタクトホールを開
口し、At膜を堆積してソースおよびドレ・インm極1
6,17.ヒにAt配線19を形成するとと(でよi)
、第1図(f)に示す構造の多結晶シリコン薄膜トラン
ジスタを完成する。なお、第1図(g)は、第1図(f
)の構造を90変回転した図であり、ゲート1縁模14
.ゲ−H電極15が多結晶シリコン喚11龜の側面に堆
積していないことを示すものである。
このように、本発明の実施例によれば、薄膜トランジス
タの能動領域となる多結晶シリコン膜11m以外の透明
なガラス基板10上が絶縁膜12で覆われているため、
ゲート絶縁膜14.ゲート電極15が多結晶シリコン膜
11mの上部のみに形成されることから、ゲート電極1
5に印加した負電圧によって多結晶シリコン膜11mの
側壁部に電荷が誘起されることはない。この結果、OF
F電流の小さい特性を得ることが可能になる。
なお、上記実施例では、多結晶シリコン膜を不透明化す
る際にStイオンの注入による方法のみについて説明し
たが、これに限ることなく、Arイオン、Krイオンの
注入によっても同様に実施でき、また、これらのイオン
の組合せによっても同様に実施できることは言うまでも
ない。
また、上記実施例では、シリコン膜として微結晶シリコ
ン膜についてのみ説明したが、これに限ることはなく、
アモルファスシリコン膜、多結晶シリコン膜を用いても
同様に実施できることは言うまでもない。
また、上記実施例では、ネガレジストについてのみ説明
したが、ネガ型感光性ポリミド、例えば東し製の7オト
ニースを用いても同様に実施できる。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明によれば、高いON10 
F F比をもつ多結晶シリコン薄膜トランジスタを容易
に製造できるため、スイッチング素子とスイッチング素
子駆動用周辺回路素子を一体形成し念アクティブマトリ
クス型液晶表示装置を実現することができ、実用上の効
果は頗る大である。
【図面の簡単な説明】
第1図(−)ないしくf)は本発明の製造方法の一実施
例を説明するための工程断面図、第1図(g)は同図(
f)を90度回転した説明図、第2図(−)は従来の薄
膜トランジスタの構造を説明する断面図、第2図(b)
は同図(&)を90度回転した説明図である。 10・・・・ガラス基板、11・拳・・微結晶シリコン
膜、11a・・・・多結晶シリコン膜、12・・・・絶
縁膜、13・・・−ネガ型レジスト、14・11−・ゲ
ート絶縁膜、15−・・・ゲート電極、16・・・・ソ
ース電極、17・@−・ドレイン電極、18・・・φ層
間絶縁膜、19・・・・At配線、31・・・・紫外光
。 特許出願人 日本電信電話株式会社 代 理 人 山 川 政 樹(ほか1名)第1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1.  透明基板上の一部に形成された多結晶シリコン膜を能
    動領域とする薄膜トランジスタの製造方法において、前
    記透明基板上にシリコン膜を堆積し、該シリコン膜に所
    定のイオンを注入して不透明化したのち、この不透明化
    されたシリコン膜をパターニングして薄膜トランジスタ
    の能動領域を形成する工程と、前記透明基板上の全面に
    透光性の絶縁膜を前記シリコン膜の膜厚以上に堆積する
    工程と、前記絶縁膜上にネガ型レジストを塗布し、前記
    透明基板側から光を照射して、前記能動領域を除く前記
    ネガ型レジストを露光し、現像によつて該能動領域上の
    みネガ型レジストを残す工程と、該ネガ型レジストをマ
    スクとして前記絶縁膜をエッチング除去することにより
    、露光した透明基板上のみに絶縁膜を埋め込む工程とを
    備え、前記能動領域をアニールすることにより多結晶シ
    リコン膜とする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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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06132304A (ja) * 1992-03-03 1994-05-13 Semiconductor Energy Lab Co Ltd 半導体装置作製方法
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