JPH02146736A - 薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents

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】 〔概　要〕 液晶等を使った表示パネルの画素などを駆動するために
使用される薄膜トランジスタの製造方法に関し、 薄膜トランジスタのしきい値を制御するために活性層に
ＩＩＩ族またはＶ族の元素をドーピングした際に、活性
層とドープ層の界面に形成されるバリヤ（電位障壁）を
解消することを目的とし、絶縁性基板上にゲート電極、
ゲート絶縁膜をこの順に積層した後、アモルファスシリ
コンをゲート絶縁膜の表面に堆積して活性層を形成する
工程と、ＩＩＩ族またはＶ族の元素をドーピングしたア
モルファスシリコンを活性層の表面に堆積してドープ層
を形成する工程と、ドープ層の表面に金属膜を被着した
後、ケート電極の直上部にあるトープ層、及び金属膜を
選択的に除去して、開口部、及びそれの両側にソース電
極、及びドレイン電極を形成する工程と、ソース電極と
ドレイン電極間の開口部に露出した活性層の表面を、ド
ープ層にドーピングした元素と異なる原子値の■族また
は■族の元素を含むプラズマ雰囲気に晒して、該元素を
当該活性層中にドーピングする工程とが含まれてなるこ
とを特徴とする。

〔産業上の利用分野〕

本発明は液晶等を使ったアクティブマトリクス型表示パ
ネルの画素などを駆動するために使用される薄膜トラン
ジスタの製造方法に関する。

〔従来の技術〕

昨今、液晶を使った表示パネルにおいては、各画素に非
線型型素子を設けて、一つの画素を一つの非線型型素子
で駆動するアクティブマトリクス方式のものが多く用い
られている。

この非線型型素子で、広く使用されているもののなかに
逆スタガーＦ型薄膜トランジスタ（以下逆スタガード型
ＴＰＴと呼称する）がある。

第４図は上記逆スタガード型ＴＰＴの構造を示すもので
、図において１は透明絶縁性基板１例えばガラス基板、
２はゲート絶縁膜、１３はしきい値を制御するため■族
またはＶ族の元素をドーピングしたアモルファスシリコ
ンよりなる活性層、４はＶ族または■族の元素をドーピ
ングしたアモルファスシリコンよりなるドープ層（活性
層１３に■族の元素をドーピングしたときはトープ層４
には■族の元素をドーピング、また活性層１３に■族の
元素をドーピングしたときばドープ層４には■族の元素
をドーピングする）、Ｇはゲート電極、Ｓばソース電極
、Ｄはドレイン電極、６はソース電極Ｓ、及びトレイン
電極りの表面電極となる金属膜である。

次ぎに、第５図により従来の上記逆スクガード型ＴＰＴ
の形成方法を工程順に説明する。

尚、ごこでは活性層１３に■族元素の硼素（Ｂ）をドー
ピング、ドープ層４には■族の元素である燐（Ｐ）をド
ーピングして形成する逆スタガード型ＴＰＴで説明する
。

第５図（イ）参照；ガラス基板１の表面にチタン（Ｔｉ
）膜を５００人程０の厚さに真空蒸着して形成する。

そして、ゲート電極となる部分の被膜だけをレジスト（
図示せず）でマスクし、不要部分の被膜をエツチングに
より除去した後、レジストを除去してゲート電極Ｇを形
成する。

第５図（ロ）参照；モノシランガス（Ｓｉｌ１４）とア
ンモニアガス（ＮＨｆｆ）を所定の流量モル比、例えば
モノシランガスを１、アンモニアガスを２の流量モル比
で混合した反応ガスをプラズマＣＶＤ法により反応管内
で分解して、窒化シリコン膜（ＳｉＮ）をガラス基板１
表面とゲート電極Ｇの表面に３０００人程度０膜厚で堆
積させて、ゲート絶縁膜２を形成する。

第５図（ハ）参照；モノシランガスに数１０ＰＰｉ程度
のジポランガス（Ｂ２１（６）を加えた反応ガスをプラ
ズマＣＶＤ法により分解して、■族元素の硼素（Ｂ）を
ドーピングしたアモルファスシリコンを２００人程０の
膜厚でゲート絶縁膜２の表面に堆積させて活性層１３を
形成する。

第５図（ニ）参照；モノシランガスとホスフィンガス（
ＰＩＩ３）を所定の流量モル比、例えばモノシランガス
を１、ホスフィンガスを０．０５の流量モル比で混合し
た反応ガスをプラズマＣＶＤ法により分解して、Ｖ族元
素のｉ　（Ｐ）をドープしたアモルファスシリコンを５
００人程０の膜厚で、活性層１３の表面に堆積させてド
ープ層４を形成する。

第５図（ホ）−（１・）参照；ドープ層４の表面にアル
ミニウム（八１）膜６を真空蒸着して１０００人程度０
膜厚で形成した後、ゲート電極Ｇの直上部にあるドープ
層４とアルミニウム膜６をエツチングにより選択的に除
去する。

次に、マスク用レジストを除去して、ゲート電極Ｇと一
部オーバラソプするソース電極Ｓとドレイン電極りを形
成して逆スタガード型ＴＦＴは完成する。

このＴＰＴは、しきい値電圧が正極側に設定されるため
、特願昭６１−２１２６９６号により提案されたゲート
接続対向型のマｌ−ＩＪクス液晶表示装置に適用しても
安定した画素の駆動が行えて有効である。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記した従来の製造方法により形成した逆スタガード型
ＴＰＴは、しきい値電圧を正極側に制御できるものの、
活性層１３とドープ層４の界面にはｐｎ接合によるバリ
ヤが形成される。

このため、逆スタガード型”ＦＦＴの重要特性であるド
レイン電流（Ｉｄ）とゲート電圧（Ｖｇ）特性に於いて
、ドレイン電圧（Ｖｇ）の一部が上記バリヤに食われる
為にドレイン電流（Ｉｄ）が低下する問題があった。

そこで、本発明はしきい値電圧の制御が可能で、且つ上
記バリヤ形成をなくしてドレイン電流（Ｉｄ）とゲート
電圧（Ｖｇ）特性の改善ができる薄膜トランジスタの製
造方法を提供することを目的とするものである。

〔課題を解決するための手段〕

上記課題は第１図に示すように、絶縁性基板１上にゲー
ト電極Ｇ、ゲート絶縁膜２をこの順に積層した後、アモ
ルファスシリコンを上記ゲート絶縁膜２の表面に堆積し
て活性層３を形成する工程と、ＩＩＩ族またはＶ族の元
素をドーピングしたアモルファスシリコンを上記活性層
３の表面に堆積してドープ層４を形成する工程と、上記
ドープ層４の表面に金属膜６を被着した後、上記ゲート
電極Ｇの直上部にあるドープ層４．及び金属膜６を選択
的に除去して、開口部５及びそれの両側にソース電極Ｓ
、及びドレイン電極りを形成する工程と、上記ソース電
極Ｓとドレイン電極り間の開口部５に露出した上記活性
層３の表面を、上記ドープ層４にドーピングした元素と
異なる原子値の■族または■族の元素を含むプラズマ雰
囲気に晒して、該元素を当該活性層３中にドーピングす
る工程を含むことを特徴とする薄膜トランジスタの製造
方法によって解決される。

〔作　用〕

ドープ層４と接する活性層３には■族またば■族の何れ
の元素もドーピングされない為に、ドープ層４と活性層
３との界面にはｐｎ接合は形成されない。

従って、ドープ層４と活性層３との界面にはバリヤは形
成されないために、ドープ層４と活性層３との界面には
良好なオーミックコンタクトが得られ、ドレイン電流（
Ｉｄ）とゲート電圧（Ｖｇ）特性に於いて、ドレイン電
流（Ｉｄ）を低下させないで逆スタガード型ＴＰＴのし
きい値電圧を制御することができる。

〔実　施　例〕

第２図を参照して本発明による逆スタガード型ＴＰＴの
製造例を工程順に説明する。

尚、本実施例は活性層３に■族元素の硼素を、ドープ層
４には■族元素の燐をドープした逆スタガード型ＴＰＴ
で説明する。

第２図（イ）参照；ガラス基板１の表面にチタン（Ｔｉ
）膜を５００人程鹿の膜厚に真空蒸着法により形成する
。

そして、チタン膜のゲート電極となる部分のみをレジス
ト（図示せず）でマスクし、不要部分をエツチングによ
り除去する。

この後、レジストを除去してゲート電極Ｇを形成する。

第２図（ロ）参照；モノシランガスとアンモニアガスを
所定の流量モル比、例えばモノシランガスを１、アンモ
ニアガスを２の流量モル比で混合した反応ガスを、プラ
ズマＣＶＤ法により分解して、窒化シリコン（ＳｉＮ）
を３０００人程度０膜厚でガラス基板１とゲート電極Ｇ
の表面に堆積させて、ゲート絶縁膜２を形成する。

第２図（ハ）参照；上記ゲート絶縁膜２を形成した反応
槽の真空を破らずに、上記反応ガスをモノシランガスと
水素ガスを１対９程度の流量モル比で混合した反応ガス
に切り替えて、該シランガスを分解し、アモルファスシ
リコンを２００人程鹿の膜厚でゲート絶縁膜２表面に堆
積させて活性層３を形成する。

第２図（ニ）参照；上記活性層３を形成した反応槽の真
空を破らずに、上記反応ガスをモノシランガスとホスフ
ィンガスを１対０．０５の流量モル比で混合した反応ガ
スを、プラズマＣＶＤ法により分解して、■族元素の燐
（Ｐ）をドープしたアモルファスシリコンを活性層３表
面に５００人程鹿の膜厚で堆積させてドープ層４を形成
する。

第２図（ホ）〜（ト）照；上記ドープ層４の表面にアル
ミニウム（八１）膜を１０００人程度０膜厚に真空蒸着
で形成した後、ゲート電極Ｇの直上部にあるドープ層４
とアルミニウム膜６をエツチングにより選択的に除去す
る。

これによりゲート電極Ｇ上に開口部５、開口部５の両側
にゲート電極Ｇと一部オーパラソプするソース電極Ｓと
ドレイン電極りがそれぞれ形成される。

第２図（チ）参照；流量モル比で０．１％程度のジボラ
ンガスを含んだ水素ガスの真空度を０．１　Ｔ。

ｒｒ、放電電力５０Ｗ、放電周波数１３．５６　Ｍｌｌ
ｚの条件で該ガスのプラズマを発生させる。

そして、ガラス基板１を２５０℃程度に加熱して、ソー
ス電極Ｓとトレイン電極り間の開口部６において露出し
た活性層３の表面を、当該プラスマ雰囲気に１０分間程
度晒らす。

これにより、活性層３表面部分に硼素がドープされる。

かくして、本発明による逆スタガード型１”　Ｆ　Ｔが
完成する。

以上の工程により形成した逆スタガード型ＴＰＴの活性
層３とドープ層４との界面にはｐｎ接合は形成されない
ためにバリヤは生しない。

従って、ドレイン電流（Ｉｄ）とゲート電圧（Ｖｇ）特
性に於いて、ドレイン電流（Ｉｄ）を低下させないで逆
スタガード型ＴＰＴのしきい値電圧を正極側に＠ｌＪ　
’＋卸することができる。

本発明の実施例による逆スタガード型ＴＰＴと従来の逆
スタガード型ＴＰＴのドレイン電流（Ｉｄ）とゲート電
圧（Ｖｇ）特性の一測定データを第３図に示す。

この図からも明らかなように、本発明による逆スタガー
ド型ＴＰＴのドレイン電流Ｉｄが従来の逆スクガード型
ＴＰＴのドレイン電流１ｄに比べて十分に大きく、大幅
に改善されている。

尚、上記実施例は活性層３に■族の元素をドーピング、
ドープ層４に■族の元素をドーピングした場合を示した
が、これとは逆に活性層３に■族の元素、ドープ層４に
■族の元素をドーピングＪることも可能であり、この変
形例においても同様な効果が得られることは当然である
。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明の製造方法によれば、活性
層とドープ層の界面にはｐ　ｎ接合によるバリヤが形成
されない。

この結果、ドレイン電流Ｉｄを低下させずにしきい値電
圧を制御した逆スタガード型ＴＰＴを提供できる。

従って、本発明による逆スタガード型ＴＰＴを前述した
ゲート接続対向型マトリクス液晶表示装置の画素駆動素
子に適用した場合、表示品質の良いデスプレイ装置を提
供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、 第２図は本発明の一実施例による逆スタガード型ＴＰＴ
の製造方法を工程順に説明する要部側断面図、 第３図は本発明実施例と従来例との比較説明用のドレイ
ン電流１ｄとゲート電圧Ｖｇ特性図、第４図は従来の逆
スタガード型ＴＰＴを説明するための要部側断面図、 第５図は従来の逆スクガード型ＴＰＴの製造例を工程順
に示す要部側断面図である。 図において、 １はガラス基板、 ２はゲート絶縁膜、 ３は活性層、 ４はドープ層、 ５は開口部、 ６はアルミニウム膜、 Ｇはゲート電極、 Ｓはソース電極、 Ｄはドレイン電極を示している。 Ｃ’Ｑ （η兼の遵χり、６’−Ｕ’“型′丁「−製醍イ之ＪＳ
Ｉ腰り釦二力；す学者ｐイＱす度１ｆ−１ｋｌｌ第５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 絶縁性基板（１）上にゲート電極（Ｇ）、ゲート絶縁膜
   （２）をこの順に積層した後、アモルファスシリコンを
   上記ゲート絶縁膜（２）の表面に堆積して活性層（３）
   を形成する工程と、 III族またはＶ族の元素をドーピングしたアモルファス
   シリコンを上記活性層（３）の表面に堆積してドープ層
   （４）を形成する工程と、 上記ドープ層（４）の表面に金属膜（６）を被着した後
   、上記ゲート電極（Ｇ）の直上部にあるドープ層（４）
   、及び金属膜（６）を選択的に除去して、開口部（５）
   及びそれの両側にソース電極（Ｓ）、及びドレイン電極
   （Ｄ）を形成する工程と、 上記ソース電極（Ｓ）とドレイン電極（Ｄ）間の開口部
   （５）に露出した上記活性層（３）の表面を、上記ドー
   プ層（４）にドーピングした元素と異なる原子値のＶ族
   またはIII族の元素を含むプラズマ雰囲気に晒して、該
   元素を当該活性層（３）中にドーピングする工程とを含
   むことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。