JPH0233934A - 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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JPH0233934A
JPH0233934A JP18380988A JP18380988A JPH0233934A JP H0233934 A JPH0233934 A JP H0233934A JP 18380988 A JP18380988 A JP 18380988A JP 18380988 A JP18380988 A JP 18380988A JP H0233934 A JPH0233934 A JP H0233934A
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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1 アクティブ・マトリクス液晶表示装置がイメージ・セン
サーの駆動素子として用いられる薄膜1−ランジスタの
製造方法に間する。
[従来の技術1 従来の技術としては特開昭62−117371号公報に
記載されたスタガード型の薄膜トランジスタの製造方法
がある。第4図(a)〜(、〕)は、従来のスタガード
型の薄膜トランジスタの製造方法を示す工程の縦断面図
である。以下第4図に従って説明すると、まず第4図(
a)に示すように、絶縁基板12上にSi膜13を成膜
し島状に残す6次に第4図(b)に示すようにSi膜1
3を熱酸化して二酸化シリコン膜よりなるゲート絶縁膜
14を構成し、第4図(c)に示すようにゲート電極膜
15を成膜し第4図(d)におけるようにゲート電極膜
15を島状に残す。次に不純物を含む絶縁膜16を成膜
し、この絶縁膜16中に含まれる不純物を熱拡散して第
4図(f)に示すようにソース電極領域とドレイン電極
領域になる拡散層17を構成する0次工程として第4図
(g)に示すように不純物を含まない絶縁膜18を成膜
し、第4図(h)におけるようにコンタクト・ホールと
なる穴19を構成後、電極となる金属膜21を第4図(
i)に示すように成膜する。
その後、金属膜21を島状に分離して第4図(j)に示
すようにソース1i極6、ゲート電極20、ドレイン電
極7を構成する0以上の工程の他、ソース電極領域及び
ドレイン電極領域となる拡散層を構成する方法としては
、不純物イオンのイオン打ち込み法によるものが知られ
ていた。
[発明が解決しようとする課題] しかし、かかる従来のスタガード型の薄膜トランジスタ
の製造方法では、第4図(b)におけるようにゲート絶
縁膜14を構成する方法として熱酸化工程を必要とし、
さらに第4図(f)に示したように、拡散層17を構成
するために不活性ガス雰囲気中での熱処理による熱拡散
を必要とじていた。また、イオン打ち込み法により不純
物を拡散層を形成する場合も、打ち込まれたイオンを十
分に活性化させるためには1000℃以上の熱処理を必
要としていた。良質のゲート絶縁膜を第4図(b)に示
すように熱酸化により構成するためには、酸素を含むガ
ス雰囲気中で1000°C以上の温度下で酸化反応を進
める必要があった。このため、使用できる絶縁基体は、
高温に耐久、熱変形の少ない高価で小さなものに限られ
ていた。また、第4図(f)に示した拡散層17を得る
ために熱拡散をおこなうと、拡散層17のSi膜13中
への拡散も同時に進行し、ゲート電極膜15の寸法を4
μm以下にしていくと2個の拡散層17からSi膜13
中への不純物拡散のために、2個の拡散層17間のショ
ートが起きたり、薄膜トランジスタの非動作時における
オフ電流が異常に増加し、トランジスタが正常に動作し
ない問題が生じていた。このため、ゲート電極膜15の
寸法を小さくしてチャネル長を短かくすることにより、
電流経路を縮めトランジスタの高速動作や高集積化を行
なうことは困難であった。
そこで、本発明は従来のこのような問題点を解決するた
め、低価格で大面積を有する絶縁性基体上に、高集積化
と高速動作が可能な薄膜トランジスタを低温で構成する
ことが可能な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。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題を解決するために、本発明の薄膜トランジスタ
の製造方法は、絶縁性基体上でのスタガード型薄膜トラ
ンジスタの製造方法において、絶縁性基体上に非晶質シ
リコン層を成膜する第1工程と、酸素を含有するガスあ
るいはアンモニアを含有するガスの雰囲気中で的記非晶
質シリコン層へレーザ光照射を行ない前記非晶質シリコ
ン上層を絶縁層に変換すると同時に前記非晶質シリコン
層の下層を多結晶シリコン層に変換する第2工程と、前
記二酸化シリコン層上にゲート電極を形成する第3工程
と、前記絶縁層を島状に残す第4工程と、不純物含有ガ
ス雰囲気中で前記多結晶シリコン層にレーザ光を照射し
、ソース電極領域とドレイン電極領域を形成する第5工
程とを含むことを特徴とする。
[実 施 例] 以下に本発明の実施例を図面にもとづいて説明する。第
1図(a)〜(h)は、ゲート絶縁膜として二酸化シリ
コン膜4を構成した実施例である0本発明によれば、ゲ
ート絶縁膜として二酸化シリコン膜の他に窒化シリコン
膜や酸素を含有する窒化シリコン膜、リンなどの不純物
を含有する酸化シリコン膜を形成することも可能である
。以下図面にしたがって説明する。第1図(a)におい
てガラス基板、サファイヤ基板、マグネシア・スピネル
基板、石英基板や窒化シリコン膜、二酸化シリコン膜な
どの絶縁膜を積層した絶縁性基体1上に非晶質シリコン
層2を成膜する。非晶質シリコン層2はプラズマCVD
法、減圧CVD法、ECRCVD法、EB蒸看法などの
方法により成膜されるが、成MN 4度は650℃以下
で1000Å以上の粒径の結晶シリコン粒子を多く含有
しない方が望ましい、この理由は、非晶質シリコン層2
の多結晶化が進むと非晶質シリコン層2中でジノコン粒
子同士が衝突しあい、シリコン粒子のより大きな結晶粒
への成長が困難になるためである。また、このように粒
径の大きなシリコン粒子を含有する非晶質シリコン層2
の結晶化を進めるためには、結晶粒子を含有しない非晶
質シリコン層2に比べより大きなエネルギーを必要とす
る。
第2工程において、第1図(b)に示すように酸素02
を含有するガス雰囲気中でレーザ光を照射する。レーザ
光の照射により、絶縁性基体lの温度は400℃を越え
ることがないが、非晶質シリコン層2表面近傍の温度は
1200℃以上に上昇し、非晶質シリコン層2表面近傍
にある酸素は融解した非晶質シリコン層2中へ取り込ま
れる。これにより第1図(C)に示すように第1図(b
)の非晶質シリコン層2上層のシリコンは酸素と結合し
て二酸化シリコン層4になり、同時に、与λられた熱エ
ネルギーによって非晶質シリコン層2の下層は結晶化が
進み多結晶シリコン層3となる。この二酸化シリコン層
4が薄膜トランジスタのゲート絶縁膜となり、多結晶シ
リコン層3が半導体層となる。熱酸化反応により構造欠
陥の少ない二酸化シリコン層4を形成していた従来の方
法では、酸素を含有するガス雰囲気中で1000℃以上
に温度を保持する必要があったが、本実施例のレーザ光
照射による酸化反応では、絶縁性基体1は400℃以上
の温度になることはない。このため、高耐熱基板ばかり
でなくより安価で大面積を有する各種の基板が使用可能
である。また、第1図(b)に示した酸素0□のかわり
にアンモニアを含むガス雰囲気中でレーザ光を照射すれ
ばゲート絶!all!として二酸化シリコン層4のかわ
りに窒化シリコン層の形成も可能であり、また酸素とリ
ンを含有するガスを用いればリンガラス層の形成も可能
である。ゲート絶縁膜として、リンガラス層と二酸化シ
リコン層の2層を構成した実施例を第2図に示し、窒化
シリコン層を構成した実施例を第3図に示した。
第1図(C)におけるように、薄膜トランジスタの半導
体層となる多結晶シリコン層3とゲート絶縁膜である二
酸化シリコン層4を形成した後は、第1図(d)におけ
るようにゲート電極5を構成し、次に第1図(e)にお
けるようにゲート絶縁膜である二酸化シリコン層4を島
状に残し、ホスフィンやジポランなどの不純物ガス雰囲
気中でレーザ光照射を行ない多結晶シリコン層3の露出
部分を融解し、リンやボロンなどの不純物原子と結合さ
せ第1図(f)におけるように不純物を含有したソース
電極領域6とドレイン電極領域7を形成する。この工程
中、ゲート電極5の下の多結晶シリコン層3中へはレー
ザ光は到達しないから、融解するのは多結晶シリコンN
3のソース電極領域6とドレイン電極領域7の部分であ
る。このため、リンやボロンなどの不純物原子が融解に
共なう熱エネルギーによってゲート電極5下の多結晶シ
リコン層3中へ拡散する拡散距離は従来の熱拡散法に比
べ小さく、拡散によって生じるソース電極及びドレイン
電極の接触や、これら画電極のゲート電極5下での容量
増加をおさえることができる。したがって、ゲート電極
5の縮小化も容易であり、薄膜トランジスタの高集積化
、高速動作が可能となる。第1図(f)におけるように
、ソース電極領域6とドレイン電極領域7を形成した後
は、第1図(g)におけるように層間絶縁膜8を積層後
、コンタクト・ホールとなる穴19を構成し、第1図(
h)におけるように、ソース電極9とドレイン電極10
を形成する。
[発明の効果] 本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、以上説明した
ように、レーザ光を照射してゲート絶縁膜となる絶縁層
を構成すると同時に半導体層の結晶化を進め、ドレイン
電極及びソース電極の拡散層を構成する工程によって、
低価格で大面積の絶縁性基体上に、高速動作可能な薄膜
トランジスタを実現し、高集積化も可能にする効果があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図(a)〜(h)は、本発明の薄膜トランジスタの
製造方法の一実施例を示す工程縦断面図。 第2図及び第3図は、本発明の薄膜トランジスタの製造
方法の他の実施例による薄膜トランジスタの縦断面図。 第4図(a)〜(j)は、従来の薄膜トランジスタの製
造方法を示す工程縦断面図。 1 ・ ・ ・ 2 ・ ・ ・ 3 ・ ・ ・ 4 ・ ・ ・ 5、20 6 ・ ・ ・ 7 ・ ・ ・ 8 ・ ・ ・ 9 ・ ・ ・ 10 ・ ・ ・ l 1 ・ ・ ・ 12 ・ 13 ・ ・ ・ 14 ・ ・ ・ ・絶縁性基体 ・非晶質シリコン層 ・多結晶シリコン層 ・二酸化シリコン層 ・ゲート電極 ・ソース電極領域 ・ドレイン電極領域 ・層間絶縁膜 ・ソース電極 トレイン電極 ・リンガラス層 ・絶縁基板 ・Si膜 ・ゲート絶縁膜 15 ・ 16 ・ 17 ・ 18 ・ 19 ・ 21 ・ 22 ・ ・ゲート電極膜 ・不純物を含む絶縁膜 ・拡散層 ・不純物を含まない絶縁膜 ・穴 ・ 金i 1莫 ・窒化シリコン膜 以 出願人 セイコーエプソン株式会社 代理人 弁理士 上 柳 雅 誉(他1名)↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ ↓ 第 図 第” ] 図 第 図 第3図 第 2図 宵 升 図 11′r  拡散層 第今図 第 図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 絶縁性基体上でのスタガード型薄膜トランジスタの製造
    方法において、前記絶縁性基体上に非晶質シリコン層を
    成膜する第1工程と、酸素を含有するガスあるいはアン
    モニアを含有するガスの雰囲気中で前記非晶質シリコン
    層へレーザ光照射を行ない前記非晶質シリコン層上層を
    絶縁層に変換すると同時に前記非晶質シリコン層の下層
    を多結晶シリコン層に変換する第2工程と、前記二酸化
    シリコン層上にゲート電極を形成する第3工程と、前記
    絶縁層を島状に残す第4工程と、不純物含有ガス雰囲気
    中で前記多結晶シリコン層にレーザ光を照射しソース電
    極領域とドレイン電極領域を形成する第5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。
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