JPH03297172A - Thin film transistor and manufacture thereof - Google Patents
Thin film transistor and manufacture thereofInfo
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- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、薄膜トランジスタに関するものである。[Detailed description of the invention] [Industrial application field] The present invention relates to thin film transistors.
近年、ガラス基板上に薄膜能動デバイスをつくりこむ技
術は、大面積透過型液晶デイスプレィや密着型イメージ
センサ等を初めとする各所に応用がめざされ、研究が活
発化している。そのなかでも多結晶シリコン薄膜トラン
ジスタは周辺駆動回路も一体化した全薄膜化デバイスを
作製できる最も有望なデバイスとして注目を集めている
。このような薄膜トランジスタの構造としては、大きく
はブレー す構造とスタガ#4造に分かれる。第3図に
示すような順スタガ構造はブレーナ構造に比べ簡単なプ
ロセスで製造可能という利点がある。従来の順スタガ構
造のトランジスタの製造方法は第4図に示す通りである
。ガラス基板1上に、ドープト多結晶シリコン層6を成
膜し、パターン化してソース・ドレインとする(第4図
(a))。この上部に活性層となるノンドープ多結晶シ
リコン3を成膜し、アイランドパターン形成を行う(第
4図(b))。さらにゲート絶縁膜5を形成し、エツチ
ングにより、ゲート絶縁膜、ノンドープ多結晶シリコン
を貫通してソース・ドレインに達するコンタクトホール
を形成する(第4図(C))。この後、電極用の金属層
7を成膜し、電極パターンを形成して順スタガ構造の薄
膜トランジスタを完成させる(第4図(d))。このよ
うにイオン注入等のドーピングプロセスを必要とせず、
しかもソース・ドレイン用の低抵抗多結晶シリコン(ド
ープト多結晶シリコン)6と電極用金属層7とで2層配
線が可能なと利点が多い。In recent years, research into the technology of fabricating thin-film active devices on glass substrates has become active, with the aim of applying it to various applications such as large-area transmission type liquid crystal displays and contact type image sensors. Among these, polycrystalline silicon thin film transistors are attracting attention as the most promising device for fabricating fully thin film devices that also integrate peripheral drive circuits. The structure of such thin film transistors can be broadly divided into a brazed structure and a staggered #4 structure. The forward staggered structure shown in FIG. 3 has the advantage that it can be manufactured through a simpler process than the Brainer structure. A conventional method for manufacturing a transistor with a staggered structure is shown in FIG. A doped polycrystalline silicon layer 6 is formed on a glass substrate 1 and patterned to form sources and drains (FIG. 4(a)). A film of non-doped polycrystalline silicon 3 which will become an active layer is formed on top of this to form an island pattern (FIG. 4(b)). Further, a gate insulating film 5 is formed, and contact holes are formed by etching to penetrate the gate insulating film and non-doped polycrystalline silicon and reach the source/drain (FIG. 4(C)). Thereafter, a metal layer 7 for electrodes is formed and an electrode pattern is formed to complete a staggered thin film transistor (FIG. 4(d)). In this way, there is no need for doping processes such as ion implantation,
Moreover, there are many advantages if two-layer wiring can be formed with low-resistance polycrystalline silicon (doped polycrystalline silicon) 6 for sources and drains and metal layer 7 for electrodes.
しかし多結晶シリコンでは得られる抵抗値がシート抵抗
にして約100Ω/口と金属に比べかなり高い。このた
め集積度が低く多結晶シリコンの配線長が短い場合は問
題とならないが、集積度が高く多結晶シリコンの配線長
が長くなるにつれて配線抵抗が問題となり、多結晶シリ
コンは配線材料として十分ではないという問題点を含ん
でいる。通常の金属層では高温プロセスに耐えられない
ためソース・ドレイン電極としては使用できない。新た
に金属配線層をもうけるためには工程の増加をともない
、簡単なプロセスで作製できるという順スタガ型構造の
利点を半減させてしまうという大きな欠点を持っていた
。However, the resistance value obtained with polycrystalline silicon is approximately 100 Ω/hole in terms of sheet resistance, which is considerably higher than that of metal. For this reason, this is not a problem when the degree of integration is low and the length of polycrystalline silicon wiring is short, but as the degree of integration is high and the length of polycrystalline silicon wiring becomes long, wiring resistance becomes a problem, and polycrystalline silicon is not sufficient as a wiring material. This includes the problem that there is no Ordinary metal layers cannot be used as source and drain electrodes because they cannot withstand high-temperature processes. Creating a new metal wiring layer requires an increase in the number of steps, which has the major disadvantage of halving the advantage of the staggered structure, which can be manufactured through a simple process.
この発明の要旨とするところは、第1に絶縁性基板上に
設けられた低抵抗ソース・ドレインとその上部に形成さ
れた薄膜半導体活性層と、半導体層をおおうように形成
されるゲート絶縁膜、金属層より構成される順スタカ型
薄膜トランジスタにおいて、前記ソース・ドレインとし
て高融点金属シリサイドとドープされた多結晶シリコン
の2層を用いることを特徴とする薄膜トランジスタであ
る。The gist of this invention is, firstly, a low resistance source/drain provided on an insulating substrate, a thin film semiconductor active layer formed on top of the source/drain, and a gate insulating film formed to cover the semiconductor layer. , a sequential stacker type thin film transistor composed of metal layers, characterized in that two layers of high melting point metal silicide and doped polycrystalline silicon are used as the source and drain.
第2は、絶縁性基板上に不純物を含む高融点金属シリサ
イド膜を成膜し、これをパターン化してソース・ドレイ
ンとする工程と、前記シリサイド層上にノンドープ多結
晶シリコンを成膜しアイランド化する工程と、この2層
膜を熱処理してシリサイドを拡散源としてソース・ドレ
イン上にドープト多結晶シリコン層を形成する工程と、
この多結晶シリコン膜をおおうようにゲート絶縁膜を形
成し、コンタクトホールを形成する工程と、金属層を形
成する工程とを少くとも有することを特徴とする薄膜ト
ランジスタの製造方法である。The second step is to form a high melting point metal silicide film containing impurities on an insulating substrate and pattern it to form sources and drains, and to form an island by forming a non-doped polycrystalline silicon film on the silicide layer. a step of heat-treating this two-layer film to form a doped polycrystalline silicon layer on the source/drain using silicide as a diffusion source;
This method of manufacturing a thin film transistor includes at least the steps of forming a gate insulating film to cover the polycrystalline silicon film and forming a contact hole, and forming a metal layer.
高融点金属シリサイドは最近VLS I技術において配
線材料として注目を集めている。多結晶シリコンに比べ
低抵抗材料であり、しかも金属と異なり高温度でも安定
であるためCVD等のプロセスに耐えられる。このシリ
サイドをスタガ型多結晶シリコン薄膜トランジスタの下
部電極、すなわちソース・ドレインに使用すれば、低抵
抗かつ高温で安定であり有効である。多結晶シリコンに
比べ1桁程度抵抗率が低いため、配線電極材料としても
適している。今までの多結晶シリコンでは抵抗率がせい
ぜい100Ω/口程度と高いため集積度が高くなると問
題が起こっていたが、シリサイドを用いた場合、抵抗は
1桁以上低くなるため集積度の高いデバイスへも適用可
能となる。またエツチングもフロン系ドライエツチング
で高精度のパターン化が可能であり、しかも多結晶シリ
コン、シリコン酸化膜との選択比が大きくとれる。Refractory metal silicides have recently attracted attention as interconnect materials in VLSI technology. It is a material with lower resistance than polycrystalline silicon, and unlike metals, it is stable even at high temperatures, so it can withstand processes such as CVD. If this silicide is used for the lower electrodes, ie, the source and drain, of a staggered polycrystalline silicon thin film transistor, it is effective because it has low resistance and is stable at high temperatures. Since it has a resistivity about an order of magnitude lower than polycrystalline silicon, it is also suitable as a material for wiring electrodes. Conventional polycrystalline silicon has a high resistivity of about 100Ω/unit, which causes problems when the degree of integration increases, but when silicide is used, the resistance is lowered by more than an order of magnitude, making it suitable for devices with a high degree of integration. can also be applied. In addition, high-precision patterning is possible using fluorocarbon-based dry etching, and the selection ratio between polycrystalline silicon and silicon oxide film is high.
この結果コンタクトホール等の形成でプロセスマージン
を大きくとれるなど従来の構造に比べ製造が容易になる
。As a result, manufacturing is easier than with conventional structures, such as by allowing a larger process margin when forming contact holes and the like.
また最近ではこのシリサイドを拡散源に用いる試みも報
告されている。内部にリン等の不純物を含むシリサイド
をつくりこれを拡散源としてドーピングを行う方法であ
る。この不純物はシリサイド中でシリコンのサイトには
入らないためシリサイドの電気特性には影響を与えない
。しかし高温になるとこの不純物は外方拡散しやすいた
め、シリサイド上にシリコンを成膜しこれを高温にさら
すと自動的にシリサイド上にドープト多結晶シリコン膜
が形成できる。これをデバイス製造プロセスに適応する
と、簡単な工程でスタガ型多結晶シリコンが形成できる
。すなわちソース・ドレインをこの不純物を含むシリサ
イドで形成し、さらにノンドープ多結晶シリコンを成膜
して高温熱処理する事によりソース・ドレイン近傍のみ
に自己整合的にドープト多結晶シリコンが形成され、良
好なオーミック接合が得られる。これによりドーピング
プロセスが省略できる。Recently, attempts to use this silicide as a diffusion source have also been reported. This is a method in which silicide containing impurities such as phosphorus is created and doping is performed using this as a diffusion source. This impurity does not enter the silicon sites in the silicide, so it does not affect the electrical characteristics of the silicide. However, at high temperatures, these impurities tend to diffuse outward, so if a silicon film is formed on silicide and exposed to high temperatures, a doped polycrystalline silicon film can be automatically formed on the silicide. If this is applied to the device manufacturing process, staggered polycrystalline silicon can be formed in a simple process. In other words, by forming the source/drain with silicide containing this impurity, and then forming a film of non-doped polycrystalline silicon and subjecting it to high-temperature heat treatment, doped polycrystalline silicon is formed in a self-aligned manner only near the source/drain, resulting in good ohmic properties. A bond is obtained. This allows the doping process to be omitted.
以下添付の図面に示す実施例により発明の詳細な説明す
る。The invention will now be described in detail with reference to embodiments shown in the accompanying drawings.
第1図、第2図は本発明の実施例を示す構造図及び工程
図である。第1図に示すようにソース・ドレインとして
シリサイドを用いた。シリサイドの抵抗はシート抵抗で
10Ω/口以下と低いため、配線に十分使用可能である
。このため第1図に示すようにソース・ドレイン用シリ
サイド層2とゲート電極層とで配線が可能である。第3
図に示すような従来行っていた2層配線が不必要となり
、工程の大幅な短縮化が可能となった。またこのシリサ
イド層のフロン系ガスなどによるエツチングレートは、
シリコン、酸化膜等に比べ十程度度遅いため、コンタク
トホールなどのエツチングが容易になり、プロセスマー
ジンの拡大が得られた。このシリサイド層としてはMo
Six。FIGS. 1 and 2 are structural diagrams and process diagrams showing embodiments of the present invention. As shown in FIG. 1, silicide was used for the source and drain. Silicide has a low sheet resistance of less than 10 Ω/hole, so it can be used for wiring. Therefore, as shown in FIG. 1, wiring can be established between the source/drain silicide layer 2 and the gate electrode layer. Third
The conventional two-layer wiring shown in the figure is no longer necessary, making it possible to significantly shorten the process. In addition, the etching rate of this silicide layer using fluorocarbon gas, etc.
Etching is about 10 degrees slower than silicon, oxide films, etc., making it easier to etch contact holes and the like, resulting in an expanded process margin. As this silicide layer, Mo
Six.
Ta5iX、TiSix 、WSix等が適していた。Ta5iX, TiSix, WSix, etc. were suitable.
第2図(a)〜(e)は本発明の一実施例を示す製造工
程図である。第2図(a)に示すように、ソース・ドレ
インを形成する高融点金属シリサイド層2を形成しパタ
ーン化した。このシリサイド層は、スパッタもしくはC
VD法で成膜したものであり、内部に不純物であるリン
原子を多量に含むものを用いた。次に活性層となるノン
ドープ多結晶シリコン膜を成膜しアイランド化した(第
2図(b〉)。この成膜中及びそれにつづく600 ’
Cの熱処理でシリサイド層中に含まれる不純物が外方拡
散し、このソース・ドレイ上の領域のみドープト多結晶
シリコン4になった(第2図(C))。ゲート絶縁膜5
を成膜し、エツチングによりゲート絶縁膜、ドープト多
結晶シリコンを貫通するコンタクトホールを形成した(
第2図(d))。この後、金属層7を形成し電極パター
ンを形成した(第2図(e))。FIGS. 2(a) to 2(e) are manufacturing process diagrams showing one embodiment of the present invention. As shown in FIG. 2(a), a high melting point metal silicide layer 2 forming sources and drains was formed and patterned. This silicide layer can be formed by sputtering or C
The film was formed by a VD method and contained a large amount of phosphorus atoms, which are impurities, inside. Next, a non-doped polycrystalline silicon film, which will become an active layer, was deposited to form an island (Fig. 2 (b)).
The impurity contained in the silicide layer was diffused outward by the C heat treatment, and only the region above the source/drain became doped polycrystalline silicon 4 (FIG. 2(C)). Gate insulating film 5
A contact hole was formed through the gate insulating film and doped polycrystalline silicon by etching.
Figure 2(d)). Thereafter, a metal layer 7 was formed and an electrode pattern was formed (FIG. 2(e)).
この方法により簡単な工程でトランジスタが作製でき、
良好な特性を得ることができた。この結果従来第5図に
示すようにドープト多結晶シリコン層を形成する等、ド
ーピングプロセスを必要としていたが、本発明による製
造工程ではドーピングプロセスを必要とせず簡単なプロ
セスでトランジスタが製造できるにようになった。This method allows transistors to be manufactured in a simple process,
Good characteristics could be obtained. As a result, as shown in FIG. 5, conventional doping processes such as forming a doped polycrystalline silicon layer were required, but with the manufacturing process of the present invention, transistors can be manufactured with a simple process without the need for doping processes. Became.
以上詳述したように、本発明による薄膜トランジスタの
構造、及び製造方法により多結晶シリコン薄膜トランジ
スタ及びこれを用いた機能デバイスが簡単な工程で再現
性よく製作できた。As described above in detail, polycrystalline silicon thin film transistors and functional devices using the same can be manufactured with good reproducibility through simple steps using the thin film transistor structure and manufacturing method according to the present invention.
第1図は本発明の一実施例を示す構造図、第2図は本発
明の実施例を示す製造工程概略図、第3図、第4図は従
来の多結晶薄膜トランジスタの構造及び製造方法を示す
図、第5図は本発明の構造を得るための従来の製造方法
を示す図である。
1・・・ガラス基板、2・・・高融点金属シリサイド層
(ソース・ドレイン)、3・・・ノンドープ多結晶シリ
コン(活性層) 4・・・ドープト多結晶シリコン、5
・・・ゲート絶縁膜、6・・・ソース・ドレイン、7・
・・金属層。FIG. 1 is a structural diagram showing an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic manufacturing process diagram showing an embodiment of the present invention, and FIGS. 3 and 4 show the structure and manufacturing method of a conventional polycrystalline thin film transistor. The figure shown in FIG. 5 is a diagram showing a conventional manufacturing method for obtaining the structure of the present invention. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Glass substrate, 2...High melting point metal silicide layer (source/drain), 3...Non-doped polycrystalline silicon (active layer) 4...Doped polycrystalline silicon, 5
...gate insulating film, 6...source/drain, 7.
...Metal layer.
Claims (1)
とその上部に形成された薄膜半導体活性層と、半導体層
をおおうように形成されるゲート絶縁膜、金属層より構
成される順スタガ型薄膜トランジスタにおいて、前記ソ
ース・ドレインとして高融点金属シリサイドとドープさ
れた多結晶シリコンの2層を用いることを特徴とする薄
膜トランジスタ。 2、絶縁性基板上に不純物を含む高融点金属シリサイド
膜を成膜し、これをパターン化してソース・ドレインと
する工程と、前記シリサイド層上にノンドープ多結晶シ
リコンを成膜しアイランド化する工程と、この2層膜を
熱処理してシリサイドを拡散源としてソース・ドレイン
上にドープト多結晶シリコン層を形成する工程と、多結
晶シリコン層をおおうようにゲート絶縁膜を形成し、コ
ンタクトホールを形成する工程と、金属層を形成する工
程とを少くとも有することを特徴とする薄膜トランジス
タの製造方法。[Claims] 1. A low-resistance source/drain provided on an insulating substrate, a thin film semiconductor active layer formed on the top thereof, a gate insulating film formed to cover the semiconductor layer, and a metal layer. 1. A staggered thin film transistor constructed of a staggered thin film transistor, characterized in that two layers of high melting point metal silicide and doped polycrystalline silicon are used as the source and drain. 2. A step of forming a high melting point metal silicide film containing impurities on an insulating substrate and patterning it to form a source/drain, and a step of forming a non-doped polycrystalline silicon film on the silicide layer to form an island. Then, a process of heat treating this two-layer film to form a doped polycrystalline silicon layer on the source/drain using silicide as a diffusion source, forming a gate insulating film to cover the polycrystalline silicon layer, and forming a contact hole. 1. A method for manufacturing a thin film transistor, comprising at least a step of forming a metal layer and a step of forming a metal layer.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10061590A JPH03297172A (en) | 1990-04-17 | 1990-04-17 | Thin film transistor and manufacture thereof |
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JP10061590A JPH03297172A (en) | 1990-04-17 | 1990-04-17 | Thin film transistor and manufacture thereof |
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JPH03297172A true JPH03297172A (en) | 1991-12-27 |
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Family Applications (1)
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JP10061590A Pending JPH03297172A (en) | 1990-04-17 | 1990-04-17 | Thin film transistor and manufacture thereof |
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Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH03297172A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
FR2697946A1 (en) * | 1992-11-09 | 1994-05-13 | Gold Star Co | Implantation method for manufacturing a thin film transistor. |
JP2008135520A (en) * | 2006-11-28 | 2008-06-12 | Casio Comput Co Ltd | Thin-film transistor panel and its manufacturing method |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS61184882A (en) * | 1985-02-12 | 1986-08-18 | Seiko Instr & Electronics Ltd | Thin film transistor |
JPH0269942A (en) * | 1988-09-05 | 1990-03-08 | Nec Corp | Ultrathin film transistor and manufacture thereof |
-
1990
- 1990-04-17 JP JP10061590A patent/JPH03297172A/en active Pending
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