JPH03104209A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

Info

Publication number
JPH03104209A
JPH03104209A JP24274289A JP24274289A JPH03104209A JP H03104209 A JPH03104209 A JP H03104209A JP 24274289 A JP24274289 A JP 24274289A JP 24274289 A JP24274289 A JP 24274289A JP H03104209 A JPH03104209 A JP H03104209A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
film
insulating
semiconductor
annealing
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP24274289A
Other languages
English (en)
Inventor
Masabumi Kunii
正文 国井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Seiko Epson Corp filed Critical Seiko Epson Corp
Priority to JP24274289A priority Critical patent/JPH03104209A/ja
Publication of JPH03104209A publication Critical patent/JPH03104209A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)

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、半導体装置の製造方法に関する.[従来の技
術] 近年、大型で高解像度の液晶表示パネル、高速で高解像
度の密着型イメージセンサ、三次元IC等への実現に向
けて、ガラス、石英等の絶縁性非晶質基板や、Si02
等の絶縁性非晶質層上に、高性能な半導体素子を形成す
る試みが成されている.特に大型の液晶表示パネル等に
於いては、低コストの要求を満たすため、安価な低融点
ガラス上に薄膜トランジスタ(TPT)を形成すること
が必須の要求になりつつある.従来は、低融点ガラス基
板上に形成するTPTの活性層に、例えばJourna
l of Applied Physics vol.
65(10) p.3951 (1989)等にみられ
るように非晶質Si(a−Si)を用いたものがあり、
ゲート絶縁膜には、IEEE Electron De
vice Letters, Vol.10(6) p
.245 (1989)  等に見られるようにプラズ
マ化学気相成長法(PCVD)を用いたもの、   A
ppliedPhysics Letters Vol
.50(17) p.1167 (1987)等にみら
れるように減圧化学気相成長法(LPCVD)を用いた
もの、Electronics Letters Vo
1.24(3)p.172 (198B)、等にみられ
るように光化学気相戒長法を用いたものがあり、いずれ
も低温成膜法で作製したSiO2薄膜を用いてきた. [発明が解決しようとする課題] しかし、TPTの活性層をa−Siで作成すると、a−
Si中の電界効果電子移動度が小さく、かつTPTのゲ
ート酸化膜の形成を低温(<600゜C)で行なうので
、高温酸化法で形成したゲート絶縁膜と比較すると膜買
が劣り、高性能のTPTが実現できないという問題点が
あった.この問題を解決するため例えばHydroge
natedAmorphous Silicon De
vices and Technology,IBM,
 9.275 (198B)  等にみられるように、
活性層のa−Siをアニールによる固相成長で大粒径多
結晶Siを形成し、高性能化を図る試みもある.しかし
この場合もゲート絶縁膜の形成を800℃という比較的
低温の湿式酸化法で形或するため、1100℃以上の高
温熱酸化法による酸化膜と比較すると膜貿は劣るという
問題点があった,本発明は以上の問題点を解決するもの
で、その目的は低温プロセスを用いて高性能のTPTを
作成することにある. [課題を解決するための手段] 本発明の半導体装置の製造方法は、 (1)絶縁基板上に非晶質半導体薄膜を堆積させる工程
、該半導体薄膜上に絶縁性非晶質薄膜を連続して同一チ
ェンバー内で積層する工程を有し、前記非晶質半導体薄
膜をアニールして固相成長させる工程を少なくとも有す
ることを特徴とする。
(2)前記半導体薄膜、または前記絶縁性非晶質薄膜の
形成を電子サイクロトロン共鳴プラズマ化学気相戊長法
またはプラズマ化学気相戒長法で行うことを特徴とする
(3)前記絶縁性非晶質薄膜はMOS型電界効果トラン
ジスタのゲート絶縁膜であることを特徴とする。
[実施例] 以下、第1図を基に本発明の半導体装置の製造方法を説
明する.まず石英基板或はガラス基板等の絶縁基板10
0上に非晶質半導体を形成する.本実施例では非晶質半
導体の例にa−Siを用いて説明する.尚、基板にはS
iO2で覆われたSiウェハを用いることもある.石英
基板或はSiOzで覆われたSiウェハを用いる場合は
1 2 0 0 ”Cの高温プロセスにも耐えられるが
、ガラス基板を用いる場合は軟化温度が低いために約6
00℃以下の低温プロセスに制限される.まず始めに絶
縁基板100上にa−SiV#膜101を約1500人
堆積させる(第1図 (a)).a−Si薄膜は、一様
で微小な結晶核は含まれていないことが望ましい,EC
Rプラズマ装置によるa−Siの成膜には、S i H
 aガスを用いる.続いて成膜ガスをS i H aと
N20の混合ガスに切り換え、ECRプラズマCVDに
より a−Si表面上に連続してSi02膜102を5
00〜800人成膜する(第1図 (b))。ゲート絶
縁膜に窒化Siを用いる場合には、 成膜ガスにS i
 H 4とN2、 またはN H 3の混合ガスを用い
る,ECRプラズマで成膜したSi,SiOa、SiN
x薄膜は、膜中の水素含有量が通常のプラズマCVDで
成膜した膜に比べ、小さいという特徴がある.このため
、固相成長アニール時に膜中から水素が抜けることによ
る膜のボーラス化を防げるという利点がある.S i 
/ S i 0 2  2層構造の作成は、通常のpc
VD法でも行うことができる.通常のPCVDを用いる
場合は、成膜ガスは基本的にはECRプラズマの場合と
同様だが、Si,SiOaのいずれを或膜する場合でも
或膜ガスをHeガスで希釈したガスを用いる,He希釈
ガスを用いると、膜中の水素含有量を減らせるので、通
常のPCVDを用いてもECRプラズマCVDを用いた
ときと同様の効果が得られるからである.または、Jo
urnalof Won−Crystalline S
olids vol.10? p.295, (198
9)等にみられるように、遠隔プラズマCVD法を用い
て基板温度370℃以上でSi,SiO2を成膜しても
よい。この方法によれば、a−Si中に含まれる水素を
ほぼ完全にOにできる.以上のようにして作成した半導
体/絶縁体2層m造をアニールして半導体層を固相成長
させる。
固相成長方法は石英管による炉アニールがよい。
アニール雰囲気としては、窒素ガス、ヘリウムガス、ア
ルゴンガス等を用いる.  または、  1×1 0−
’ 〜1 x 1 0−”T o r r程度の高真空
雰囲気中でアニールを行ってもよい.  固相戊長温度
は500〜700℃とする.低温アニールでは選択的に
、結晶成長の活性化エネルギーが小さい結晶方位を持つ
結晶粒のみがゆっくりと成長し、粒径約1μmの大粒径
多結晶Si薄膜103ができる(第1図 (C)). 以下、TPTの制作工程に移る.固相成長させたSi薄
膜103と、SiO2102とをフォトリソグラフイに
よりバタニングして第1図 (d)に示すように島状に
する.次に第1図 (e)に示すようにゲート電極10
4を形成する.該ゲート電極材料としては多結晶Si,
モリブデンシリサイド、AlやCr等の金属膜、 或は
Sna2、ITO等の透明導電膜などを用いることがで
きる.成膜法としてはCVD法、スパツタ法、真空蒸着
法等の方法があるが、詳細は省略する.続いて第1図 
(f)に示すように、ゲート電極104をマスクにして
、セルファラインで不純物をイオン注入し、TPTのソ
ース領域105及びドレイン領域106を形成する.前
記不純物としてはPch}ランジスタを作成するときは
B゛等を用い、Nch}ランジスタを作成するときはP
+、As”等を用いる.不純物添加方法としては、イオ
ン注入法の他に、レーザードーピング法や、プラズマド
ーピング法等がある.高耐熱性基板を使用しているとき
は、不純物の活性化に熱拡散法を用いることができるが
、低融点ガラスを基板に使用しているときは、レーザー
ドーピング法やECRプラズマドーピング法などのよう
な、低温でもイオン活性化が可能な方法を用いる.不純
物漬度は1 x 1 0” 〜1 x 1 02gcm
−’の範囲とする。
続いて第1図 (g)に示すように、層間絶縁膜107
を積層する。層間絶縁膜にはLPCVD法等によるSi
Oa膜を数千A〜数μm積層するのが最も一般的である
.また層間絶縁膜には 窒化Si膜等でもよい.この段
階で、水素プラズマ法、水素イオン注入法、或はプラズ
マ窒化膜からの水素の拡散等の方法で、水素イオンを活
性層中に導入すると、ゲート酸化膜/ S i界面や、
結晶粒界等に存在するダングリングボンドが終端化され
、欠陥準位密度が減る効果がある.このような水素化工
程は、層間絶縁膜107を積層する前に行ってもよい. 最後に層間絶縁膜107及びゲート絶縁膜にコンタクト
ホールを空け、ソース電極108及びドレイン電極10
9を形成する.ソース及びドレイン電極は、A1などの
金属材料で形成する(第1図 (h)).  以上本発
明は石英基板、あるいはガラス基板の様な非晶質基板を
例に取って説明してきたが、基板はサファイア、CaF
2等の結晶性基板でももちろん良い。
[発明の効果] 本発明の半導体装置の製造方法によれば、活性層のSi
と、ゲート絶縁膜を同一チャンバー内で連続的に積層し
ているので、良好なSi/絶縁膜界面が実現できる.更
に、固相成長工程を取り入れることによってTPTのO
N電流は増大し、OFF電流は低くなる.また全工程を
600゜C以下の比較的低温で行うことができるので、
低コストのガラス基板が使用できることによるTPTア
クティブマトリクス基板の低コスト化、大面積化や、T
PTの高性能化による電源電圧、消費電流の低減にも寄
与するところは大きい. 走査回路と光電変換素子とを同一基板上に集積化した密
着型イメージセンサに本発明を応用した場合には、読み
取り速度の高速化、高解像化、高階調化に大きな効果が
ある.高解像化の達成により密着型イメージセンサのフ
ルカラー化も容易になる.また、低温プロセスによって
作成が可能なので、密着型イメージセンサの長尺化が可
能となり、1本のセンサでA4あるいはA3サイズのよ
うな大型ファクシミリ用のセンサを実現できる。
以上MOS型薄膜トランジスタを例に取って説明したが
、パイボーラトランジスタ、ヘテロ接合パイボーラトラ
ンジスタ等の薄膜を応用した素子や、3次元SOI素子
等に対しても本発明を適用できる.
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の半導体装置の製造方法を示す工程図. 100・・・・・・・・・絶縁基板 101・・・・・・・・・a−Si薄膜102・・・・
・・・・・SiO2薄膜103・・・・・・・・・多結
晶Si薄膜104・・・・・・・・・ゲート電極 105・・・・・・・・・ソース領域 106・・・・・・・・・ドレイン領域107・・・・
・・・・・層間絶縁膜 108・・・・・・・・・ソース電極 109・・・・・・・・・ドレイン電極以上

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)絶縁基板上に非晶質半導体薄膜を堆積させる工程
    、該半導体薄膜上に絶縁性非晶質薄膜を連続して同一チ
    ェンバー内で積層する工程を有し、前記非晶質半導体薄
    膜をアニールして固相成長させる工程を少なくとも有す
    ることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  2. (2)前記半導体薄膜、または前記絶縁性非晶質薄膜の
    形成を電子サイクロトロン共鳴プラズマ化学気相成長法
    またはプラズマ化学気相成長法で行うことを特徴とする
    請求項1記載の半導体装置の製造方法。
  3. (3)前記絶縁性非晶質薄膜はMOS型電界効果トラン
    ジスタのゲート絶縁膜であることを特徴とする請求項1
    記載の半導体装置製造方法。
JP24274289A 1989-09-19 1989-09-19 半導体装置の製造方法 Pending JPH03104209A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24274289A JPH03104209A (ja) 1989-09-19 1989-09-19 半導体装置の製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP24274289A JPH03104209A (ja) 1989-09-19 1989-09-19 半導体装置の製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH03104209A true JPH03104209A (ja) 1991-05-01

Family

ID=17093583

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP24274289A Pending JPH03104209A (ja) 1989-09-19 1989-09-19 半導体装置の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH03104209A (ja)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0486047A2 (en) * 1990-11-16 1992-05-20 Seiko Epson Corporation Thin film semiconductor device, process for fabricating the same, and silicon film
JPH0558615A (ja) * 1991-08-27 1993-03-09 Sharp Corp 多結晶シリコン膜の形成方法
EP0659910A3 (en) * 1993-11-19 1998-10-21 Mega Chips Corporation Semiconductor device and method of fabricating the same
US6124154A (en) * 1996-10-22 2000-09-26 Seiko Epson Corporation Fabrication process for thin film transistors in a display or electronic device
US6444507B1 (en) 1996-10-22 2002-09-03 Seiko Epson Corporation Fabrication process for thin film transistors in a display or electronic device
US6673126B2 (en) 1998-05-14 2004-01-06 Seiko Epson Corporation Multiple chamber fabrication equipment for thin film transistors in a display or electronic device

Cited By (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5637512A (en) * 1990-11-16 1997-06-10 Seiko Epson Corporation Method for fabricating a thin film semiconductor device
US5372958A (en) * 1990-11-16 1994-12-13 Seiko Epson Corporation Process for fabricating a thin film semiconductor device
US5504019A (en) * 1990-11-16 1996-04-02 Seiko Epson Corporation Method for fabricating a thin film semiconductor
EP0486047A3 (en) * 1990-11-16 1996-04-10 Seiko Epson Corp Thin film semiconductor device, process for fabricating the same, and silicon film
US5591989A (en) * 1990-11-16 1997-01-07 Seiko Epson Corporation Semiconductor device having first and second gate insulating films
EP0486047A2 (en) * 1990-11-16 1992-05-20 Seiko Epson Corporation Thin film semiconductor device, process for fabricating the same, and silicon film
US5811323A (en) * 1990-11-16 1998-09-22 Seiko Epson Corporation Process for fabricating a thin film transistor
JPH0558615A (ja) * 1991-08-27 1993-03-09 Sharp Corp 多結晶シリコン膜の形成方法
EP0659910A3 (en) * 1993-11-19 1998-10-21 Mega Chips Corporation Semiconductor device and method of fabricating the same
US6124154A (en) * 1996-10-22 2000-09-26 Seiko Epson Corporation Fabrication process for thin film transistors in a display or electronic device
US6444507B1 (en) 1996-10-22 2002-09-03 Seiko Epson Corporation Fabrication process for thin film transistors in a display or electronic device
WO2004079826A1 (ja) * 1996-10-22 2004-09-16 Mitsutoshi Miyasaka 薄膜トランジスタの製造方法、及び表示装置と電子機器
US6673126B2 (en) 1998-05-14 2004-01-06 Seiko Epson Corporation Multiple chamber fabrication equipment for thin film transistors in a display or electronic device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6118151A (en) Thin film semiconductor device, method for fabricating the same and semiconductor device
JP2700277B2 (ja) 薄膜トランジスタの作製方法
JPH03292741A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH113860A (ja) 薄膜トランジスタの製造方法
JP3178715B2 (ja) 薄膜半導体装置の製造方法
JPH02103925A (ja) 半導体装置の製造方法
JPH06250214A (ja) アクティブマトリックス型液晶表示装置
JPH03104209A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2917388B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH034564A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2751420B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH07162002A (ja) 半導体膜の製造方法及び薄膜トランジスタの製造方法
JPH06112222A (ja) 薄膜半導体装置及びその製造方法
JPH0393273A (ja) 薄膜半導体装置の製造方法
JPH03108319A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2794833B2 (ja) 薄膜トランジスタの製造方法
JPS63119576A (ja) 薄膜トランジスターの活性領域の形成方法
JP2720473B2 (ja) 薄膜トランジスタ及びその製造方法
JPS63119268A (ja) 半導体装置の製造方法
JP2987987B2 (ja) 結晶半導体薄膜の形成方法並びに薄膜トランジスタの製造方法
JPH09181324A (ja) 多結晶シリコン薄膜トランジスターの製造方法
JPH03293731A (ja) 半導体装置の製造方法
JP3278237B2 (ja) 薄膜トランジスタの製造方法
JP2805830B2 (ja) 半導体装置の製造方法
JPH04186634A (ja) 薄膜半導体装置の製造方法