JPH043469A - 薄膜トランジスタ及びその製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、絶縁性基板上に多結晶シリコン薄膜トランジ
スタを高歩留まりで製造する方法に関する。

〔従来の技術〕

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
センサ等を始めとする各所に応用がめざされ、研究が活
性化している。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
作成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
はプレーナ構造とスタガ構造に分かれる。逆スタガ構遺
はプレーナ構造に比べ簡単なプロセスで製造可能であり
アモルファスシリコン薄膜トランジスタに多く採用され
ている。

従来の逆スタガ構造のトランジスタの製造方法は第２図
（ａ）〜（ｄ）に示す通りである。ガラス基板１上に、
ケート電極用多結晶シリコン層を成膜し、パターン化し
て多結晶シリコンゲート電極１１を形成した（第２図〈
ａ〉）。この上部にゲート絶縁膜３を形成し、その上に
活性層である多結晶シリコン層４を成膜し、アイラント
ノ（ターン形成を行う（第２図（ｂ））。さらにシリコ
ン酸化膜５を形成し、ソース・トレイン領域部をエツチ
ングし、この領域に不純物イオン１２をドーピングを行
ないソース　ドレイン領域を作製する（第２図（Ｃ））
。この後、金属層１０を成膜し電極パターンを形成しデ
バイスを完成させる力ようにゲート電極の低抵抗多結晶
シリコシと電極金属層とて２層配線が可能なと利点か多
い。

〔発明か解決しようとする課題） しかし、多結晶シリコンては得られる抵抗値かシート抵
抗にして約１００Ω／′口と金属に比へてかなり高い。

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
晶シリコンで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
られないためゲート電極として使用できない。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。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、絶縁性基板上に設けられたケート電極層と
、ケート電極層をおおうように形成されるゲート絶縁膜
層と、その上部に形成された薄膜半導体活性層と、電極
金属層より構成されるスタガ型薄膜トランジスタにおい
て、ゲート電極として高融点金属シリサイドを用いるこ
とを特徴とする。

また、本発明によれば、絶縁性基板上に高融点金属シリ
サイド膜を成膜しこれをゲート電極構造にパターン化す
る工程と、このゲート電極層上にゲート絶縁膜、ノンド
ープ多結晶シリコンを成膜し、多結晶シリコンをアイラ
ンド化する工程と、この上部にシリコン酸化膜を成膜し
背面露光法によりゲート電極に自己整合的にシリコン酸
化膜をパターン化する工程と、この上部に不純物を含有
する第２のシリサイド層を形成し熱処理を行うことによ
って、第２シリサイド層を拡散源として多結晶シリコン
活性層上にドープ多結晶シリコン層を形成する工程と、
メタル層を形成し、メタル層及び前記シリサイド層を電
極パターン化する工程とを有する薄膜トランジスタの製
造方法が得られる。

３作用〕 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、すなわちゲート電極に使用すれば、低抵抗かつ高
温て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１０
０Ω／口程度と高いため集積度か高いため集積度が高く
なると問題が起こっていたか、シリサイドを用いた場合
、抵抗は１桁以り低くなるための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る。

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−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、ノンドープシリコン上にシリサイドを成膜しこれを
高温にさらすと自動的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作成できる。すなわ
ちシリコン島状領域のチャネル形成部のみシリコン酸化
膜で覆い、この上部に不純物を含有するシリサイドを形
成し熱処理を行なうことによって、自動的にソース・ド
レイン領域のみドープトシリコンが形成される。この方
法により良好なオーミック接合が得られ、イオン注入な
どのドーピングプロセスが省略できる。

〔実施例〕

以下図面により本発明の詳細な説明する。第１図（ａ）
〜（ｅ）は本発明の一実施例の製造工程図である。本発
明ではゲート電極としてシリサイドを用いた。シリサイ
ドの抵抗はシリサイドの抵抗はシート抵抗で１０Ω７、
二以下と低いため、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　トレイン電極とシリサイ
ドケート電極とで配線か可能である。第２図に示すよう
な従来行っていた２層配線が不ｌ・要となり工程の大幅
な短縮化が可能となった。このシリサイド層としてはＭ
ｏ５ｉＸ、ＴａＳｉｘ、Ｔｉ５ｉｘＷＳｉＸ等が適して
いた。第１図（ａ）に示すように、ガラス基板１上に高
融点金属シリサイド層を形成しパターン化してシリサイ
ドゲート電極２を形成した。スパッタもしくはＣＶＤ法
で成膜した。次にシリコン酸化膜のゲート絶縁膜３、活
性層である多結晶シリコン膜４を成膜しアイランド化し
た（第１図（ｂ））。さらに多結晶シリコン層４上にシ
リコン酸化膜を成膜し、これを背面露光法によりゲート
電極２に自己整合的にパターン化したく第１図（Ｃ））
。この後不純物を含む第２シリサイド層９を成膜し成膜
中及びそれにつづく６００°Ｃの熱処理でシリサイド層
９中に含まれる不純物が外方拡散しこのソース　ドレイ
ン領域のみドープト多結晶シリコンＲ８か形成された。

（第１図（ｄ））。その上に金属層１０を形成し電極パ
ターンを形成した。

この方法により簡単な工程てトランジスタか作成でき、
良好な特性を得ることかて゛きた。この結果、従来は第
２図に示すようにドープトシリコン層を形成する等、イ
オン注入等のドーピングプロセスを必要としていたが、
本発明により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ように
なった。

〔発明の効果〕

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
スタ及びこれを機能デバイスが簡単な工程で再現性よく
製作できた。

る。

１・・ガラス基板、２・・シリサイドゲート電極、３・
・・ケート絶縁膜、４　・多結晶シリコン層、５・・シ
リコン酸化膜、６・・・レジスタ、７・・・露光光線、
８・・ドープト多結晶シリコン層、９・・・第２シリサ
イド層、１０・・・電極金属層、１１・・・多結晶シリ
コンケート電極、１２・・不純物イオン。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、絶縁性基板上に設けられたゲート電極層と、ゲート
   電極層をおおうように形成されるゲート絶縁膜層と、そ
   の上部に形成された薄膜半導体活性層と、電極メタル層
   より構成されるスタガ型薄膜トランジスタにおいて、前
   記ゲート電極、ソース・ドレイン電極のうち、少なくと
   もゲート電極が高融点金属シリサイドで構成されている
   ことを特徴とする薄膜トランジスタ。 ２、絶縁性基板上に高融点金属シリサイド膜を成膜しこ
   れをゲート電極構造にパターン化する工程と、前記ゲー
   ト電極層上にゲート絶縁膜、ノンドープ多結晶シリコン
   を成膜し、多結晶シリコンをアイランド化する工程と、
   この上部にシリコン酸化膜を成膜し背面露光法により、
   ゲート電極に自己整合的にシリコン酸化膜をパターン化
   する工程と、この上部に不純物を含有する第２のシリサ
   イドを形成し熱処理を行うことによって、該第２シリサ
   イド層を拡散源として多結晶シリコン活性層上にドープ
   多結晶シリコン層を形成する工程と、メタル層を形成し
   、メタル層及び前記第２シリサイド層を電極パターン化
   する工程とを有することを特徴とする薄膜トランジスタ
   の製造方法。