JPH05206112A - 半導体膜改質方法およびtft作製方法 - Google Patents
半導体膜改質方法およびtft作製方法Info
- Publication number
- JPH05206112A JPH05206112A JP4014848A JP1484892A JPH05206112A JP H05206112 A JPH05206112 A JP H05206112A JP 4014848 A JP4014848 A JP 4014848A JP 1484892 A JP1484892 A JP 1484892A JP H05206112 A JPH05206112 A JP H05206112A
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- JP
- Japan
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- semiconductor film
- film
- polycrystalline silicon
- channel layer
- substrate
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 600℃以下の温度で、かつ、実用レベルの
所要時間でもって、多結晶シリコンまたは非晶質シリコ
ンからなる半導体膜の表面部分の酸化を行うことができ
る半導体膜改質方法およびTFT作製方法を提供する。 【構成】 基板1上に設けた多結晶シリコンまたは非晶
質シリコンからなる半導体膜2を、紫外線を照射しつつ
600℃以下の所定温度(例えば500℃)に保持する。
半導体膜2の表面部分を酸化する一方、表面部分の下に
酸化されない部分を残す。
所要時間でもって、多結晶シリコンまたは非晶質シリコ
ンからなる半導体膜の表面部分の酸化を行うことができ
る半導体膜改質方法およびTFT作製方法を提供する。 【構成】 基板1上に設けた多結晶シリコンまたは非晶
質シリコンからなる半導体膜2を、紫外線を照射しつつ
600℃以下の所定温度(例えば500℃)に保持する。
半導体膜2の表面部分を酸化する一方、表面部分の下に
酸化されない部分を残す。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体膜改質方法お
よびTFT(薄膜トランジスタ)作製方法に関し、より詳
しくは、基板上に設けられた多結晶シリコンまたは非晶
質シリコンからなる半導体膜を改質する方法、および、
上記半導体膜を改質してチャネル層として用いるTFT
作製方法に関する。
よびTFT(薄膜トランジスタ)作製方法に関し、より詳
しくは、基板上に設けられた多結晶シリコンまたは非晶
質シリコンからなる半導体膜を改質する方法、および、
上記半導体膜を改質してチャネル層として用いるTFT
作製方法に関する。
【0002】
【従来の技術】TFTは、アクティブマトリクス型液晶
ディスプレイやSRAM(スタティック・ランダム・ア
クセス・メモリ)の負荷素子などに広く用いられてい
る。従来、この種のTFTは、図1に例示する工程に従
って作製されている。 まず、同図(a)に示すように、SiH4(シラン)または
Si2H6(ジシラン)を材料として、減圧CVD(化学気相
成長)法により、絶縁性基板1上に非晶質シリコン膜(a
−Si膜)2を厚さ1000Å程度堆積する。 次に、N2雰囲気中において、約600℃の温度で、
12時間以上の熱処理(アニール)を行う。これにより、
膜中にSiグレインを成長させて、上記非晶質シリコン
膜2を多結晶シリコン膜2(簡単のため、同一符号で表
す。)となす。 次に、同図(b)に示すように、上記多結晶シリコン膜
2を島状にパターン加工した後、酸素雰囲気中におい
て、800℃以上の温度で、所定時間だけ酸化する。こ
れにより、多結晶シリコン膜2の表面に厚さ約600Å
のSiO2膜3を形成する一方、このSiO2膜3の下に酸
化されない部分をチャネル層2として残す。 ゲート電極4を設けた後、同図(c)に示すように、ゲ
ート電極4をマスクとしてチャネル層(多結晶シリコン
膜)2に不純物(リンまたはボロンなど。図中、「×」印で
表す。)をイオン注入する。同図(d)に示すように、基板
1上に層間絶縁膜6を堆積した後、N2雰囲気中におい
て、約950℃の温度で、30分間の熱処理を行って、
イオン注入した不純物を活性化させる。これにより、上
記多結晶シリコン膜2のうちゲート電極4の両側に相当
する箇所に、ソースドレイン領域5a,5bを形成する。
この後、ソースドレイン領域5a,5b上にコンタクトホ
ール7,7を開口して配線8を設ける。
ディスプレイやSRAM(スタティック・ランダム・ア
クセス・メモリ)の負荷素子などに広く用いられてい
る。従来、この種のTFTは、図1に例示する工程に従
って作製されている。 まず、同図(a)に示すように、SiH4(シラン)または
Si2H6(ジシラン)を材料として、減圧CVD(化学気相
成長)法により、絶縁性基板1上に非晶質シリコン膜(a
−Si膜)2を厚さ1000Å程度堆積する。 次に、N2雰囲気中において、約600℃の温度で、
12時間以上の熱処理(アニール)を行う。これにより、
膜中にSiグレインを成長させて、上記非晶質シリコン
膜2を多結晶シリコン膜2(簡単のため、同一符号で表
す。)となす。 次に、同図(b)に示すように、上記多結晶シリコン膜
2を島状にパターン加工した後、酸素雰囲気中におい
て、800℃以上の温度で、所定時間だけ酸化する。こ
れにより、多結晶シリコン膜2の表面に厚さ約600Å
のSiO2膜3を形成する一方、このSiO2膜3の下に酸
化されない部分をチャネル層2として残す。 ゲート電極4を設けた後、同図(c)に示すように、ゲ
ート電極4をマスクとしてチャネル層(多結晶シリコン
膜)2に不純物(リンまたはボロンなど。図中、「×」印で
表す。)をイオン注入する。同図(d)に示すように、基板
1上に層間絶縁膜6を堆積した後、N2雰囲気中におい
て、約950℃の温度で、30分間の熱処理を行って、
イオン注入した不純物を活性化させる。これにより、上
記多結晶シリコン膜2のうちゲート電極4の両側に相当
する箇所に、ソースドレイン領域5a,5bを形成する。
この後、ソースドレイン領域5a,5b上にコンタクトホ
ール7,7を開口して配線8を設ける。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記工程
,で、減圧CVD装置や熱処理炉から試料(基板)を
取り出すとき、大気に晒されるため、多結晶シリコン膜
(または非晶質シリコン膜)2の表面には、図2に示すよ
うに、深さ方向に1022〜1019cm-3の酸素Oが混入す
る(2次イオン質量分析結果)。上記工程で多結晶シリ
コン膜2の表面を酸化しているのは、多結晶シリコン膜
2のうち酸素が多く混入している表面部分をチャネル層
として用いず、SiO2化してゲート酸化膜3とするため
である(なお、酸化によるSiO2膜3を全部または一部
除去して、CVD法によるゲート酸化膜を新たに設ける
こともある)。これにより、多結晶シリコン膜2のうち
酸素欠陥が少ない良質な部分を用いてチャネル層を構成
することができ、TFTの電気的特性(移動度,オフ電流
など)を改善することができる。
,で、減圧CVD装置や熱処理炉から試料(基板)を
取り出すとき、大気に晒されるため、多結晶シリコン膜
(または非晶質シリコン膜)2の表面には、図2に示すよ
うに、深さ方向に1022〜1019cm-3の酸素Oが混入す
る(2次イオン質量分析結果)。上記工程で多結晶シリ
コン膜2の表面を酸化しているのは、多結晶シリコン膜
2のうち酸素が多く混入している表面部分をチャネル層
として用いず、SiO2化してゲート酸化膜3とするため
である(なお、酸化によるSiO2膜3を全部または一部
除去して、CVD法によるゲート酸化膜を新たに設ける
こともある)。これにより、多結晶シリコン膜2のうち
酸素欠陥が少ない良質な部分を用いてチャネル層を構成
することができ、TFTの電気的特性(移動度,オフ電流
など)を改善することができる。
【0004】しかしながら、上記工程では、800℃
以上の温度で酸化を行っているため、基板1として耐熱
性が優れた石英基板などしか用いることができず、コス
トが高くつくという問題がある。安価なガラス基板を採
用するためには酸化温度を600℃以下に下げる必要が
あるが、単に温度を下げただけでは、酸化に要する時間
が長くなり過ぎる。
以上の温度で酸化を行っているため、基板1として耐熱
性が優れた石英基板などしか用いることができず、コス
トが高くつくという問題がある。安価なガラス基板を採
用するためには酸化温度を600℃以下に下げる必要が
あるが、単に温度を下げただけでは、酸化に要する時間
が長くなり過ぎる。
【0005】そこで、この発明の目的は、600℃以下
の温度で、かつ、実用レベルの所要時間でもって、多結
晶シリコンまたは非晶質シリコンからなる半導体膜の表
面部分の酸化を行うことができる半導体膜改質方法およ
びTFT作製方法を提供することにある。
の温度で、かつ、実用レベルの所要時間でもって、多結
晶シリコンまたは非晶質シリコンからなる半導体膜の表
面部分の酸化を行うことができる半導体膜改質方法およ
びTFT作製方法を提供することにある。
【0006】なお、上記工程では、イオン注入した不
純物を活性化させる熱処理を約950℃の温度で行って
いるが、この熱処理の温度を600℃に下げた場合、所
要時間が24時間であり、実用レベルの時間であるので
問題とはならない。
純物を活性化させる熱処理を約950℃の温度で行って
いるが、この熱処理の温度を600℃に下げた場合、所
要時間が24時間であり、実用レベルの時間であるので
問題とはならない。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の半導体膜改質方法は、基板上に設けた多
結晶シリコンまたは非晶質シリコンからなる半導体膜
を、紫外線を照射しつつ600℃以下の所定温度に保持
して、上記半導体膜の表面部分を酸化する一方、上記表
面部分の下に酸化されない部分を残すようにしたことを
特徴としている。
め、この発明の半導体膜改質方法は、基板上に設けた多
結晶シリコンまたは非晶質シリコンからなる半導体膜
を、紫外線を照射しつつ600℃以下の所定温度に保持
して、上記半導体膜の表面部分を酸化する一方、上記表
面部分の下に酸化されない部分を残すようにしたことを
特徴としている。
【0008】また、この発明のTFT作製方法は、基板
上に、多結晶シリコンまたは非晶質シリコンからなる半
導体膜を設ける工程と、上記半導体膜を、紫外線を照射
しつつ600℃以下の所定温度に保持して、上記半導体
膜の表面部分を酸化してシリコン酸化膜となす一方、上
記シリコン酸化膜の下に酸化されない部分をチャネル層
として残す工程と、上記チャネル層上にシリコン酸化膜
を介してゲート電極を設ける工程と、上記チャネル層の
うち上記ゲート電極の両側に相当する箇所に、ソースド
レイン領域を形成する工程を有することを特徴としてい
る。
上に、多結晶シリコンまたは非晶質シリコンからなる半
導体膜を設ける工程と、上記半導体膜を、紫外線を照射
しつつ600℃以下の所定温度に保持して、上記半導体
膜の表面部分を酸化してシリコン酸化膜となす一方、上
記シリコン酸化膜の下に酸化されない部分をチャネル層
として残す工程と、上記チャネル層上にシリコン酸化膜
を介してゲート電極を設ける工程と、上記チャネル層の
うち上記ゲート電極の両側に相当する箇所に、ソースド
レイン領域を形成する工程を有することを特徴としてい
る。
【0009】
【作用】基板上に設けた半導体膜を、紫外線を照射しつ
つ酸化しているので、紫外線(フォトン)のエネルギによ
って酸化反応が増速される。したがって、上記半導体膜
の表面部分は、600℃以下の温度であっても、実用レ
ベルの所要時間でもって酸化される。特に、この方法で
半導体膜を改質してTFTのチャネル層を構成する場合
には、600℃以下の温度で全作製工程が円滑に進めら
れるようになる。したがって、安価なガラス基板を採用
することが可能となる。
つ酸化しているので、紫外線(フォトン)のエネルギによ
って酸化反応が増速される。したがって、上記半導体膜
の表面部分は、600℃以下の温度であっても、実用レ
ベルの所要時間でもって酸化される。特に、この方法で
半導体膜を改質してTFTのチャネル層を構成する場合
には、600℃以下の温度で全作製工程が円滑に進めら
れるようになる。したがって、安価なガラス基板を採用
することが可能となる。
【0010】
【実施例】以下、この発明を実施例により詳細に説明す
る。
る。
【0011】既に示した図1を用いて、TFTを作製す
る場合について説明する。なお、この発明は、多結晶シ
リコンまたは非晶質シリコンからなる半導体膜に広く適
用でき、TFTのチャネル層を形成する場合に限られる
ものではない。
る場合について説明する。なお、この発明は、多結晶シ
リコンまたは非晶質シリコンからなる半導体膜に広く適
用でき、TFTのチャネル層を形成する場合に限られる
ものではない。
【0012】まず、同図(a)に示すように、Si2H
6(ジシラン)を材料として、減圧CVD(化学気相成長)
法により、絶縁性基板1上に非晶質シリコン膜(a−Si
膜)2を1250Åの厚さに堆積する。成長条件は、温
度500℃、流量比Si2H6/N2=100/400(S
CCM)、圧力50Paとする。 次に、N2雰囲気中において、温度600℃で、24
時間の熱処理(アニール)を行う。これにより、膜中にS
iグレインを成長させて、上記非晶質シリコン膜2を多
結晶シリコン膜2(簡単のため、同一符号で表す。)とな
す。 次に、同図(b)に示すように、上記多結晶シリコン膜
2を島状にパターン加工する。この後、酸素(O2)雰囲
気中において、上記多結晶シリコン膜2に波長185nm
または254nmの紫外線を照射しつつ、この試料を温度
500℃に100時間だけ保持する。これにより、多結
晶シリコン膜2の表面部分を酸化して、厚さ約600Å
のSiO2膜3となす一方、このSiO2膜3の下に酸化さ
れない部分をチャネル層2として残す。このように、紫
外線を照射しつつ酸化しているので、紫外線(フォトン)
のエネルギによって酸化反応を増速できる。したがっ
て、600℃以下の温度であっても、多結晶シリコン膜
2の表面から所定の深さまで実用レベルの所要時間でも
って酸化することができる。なお、雰囲気ガスは、水蒸
気または亜酸化窒素(N2O)など酸化性のものであれば
良い。 上記SiO2膜3上にゲート電極4を設けた後、同図
(c)に示すように、ゲート電極4をマスクとしてチャネ
ル層(多結晶シリコン膜)2に不純物(リンまたはボロン
など。図中、「×」印で表す。)をイオン注入する。同図
(d)に示すように、基板1上に層間絶縁膜6を堆積した
後、N2雰囲気中において、温度600℃で、24時間
の熱処理を行って、イオン注入した不純物を活性化させ
る。これにより、上記チャネル層2のうちゲート電極4
の両側に相当する箇所に、ソースドレイン領域5a,5b
を形成する。この後、ソースドレイン領域5a,5b上に
コンタクトホール7,7を開口して配線8を設ける。
6(ジシラン)を材料として、減圧CVD(化学気相成長)
法により、絶縁性基板1上に非晶質シリコン膜(a−Si
膜)2を1250Åの厚さに堆積する。成長条件は、温
度500℃、流量比Si2H6/N2=100/400(S
CCM)、圧力50Paとする。 次に、N2雰囲気中において、温度600℃で、24
時間の熱処理(アニール)を行う。これにより、膜中にS
iグレインを成長させて、上記非晶質シリコン膜2を多
結晶シリコン膜2(簡単のため、同一符号で表す。)とな
す。 次に、同図(b)に示すように、上記多結晶シリコン膜
2を島状にパターン加工する。この後、酸素(O2)雰囲
気中において、上記多結晶シリコン膜2に波長185nm
または254nmの紫外線を照射しつつ、この試料を温度
500℃に100時間だけ保持する。これにより、多結
晶シリコン膜2の表面部分を酸化して、厚さ約600Å
のSiO2膜3となす一方、このSiO2膜3の下に酸化さ
れない部分をチャネル層2として残す。このように、紫
外線を照射しつつ酸化しているので、紫外線(フォトン)
のエネルギによって酸化反応を増速できる。したがっ
て、600℃以下の温度であっても、多結晶シリコン膜
2の表面から所定の深さまで実用レベルの所要時間でも
って酸化することができる。なお、雰囲気ガスは、水蒸
気または亜酸化窒素(N2O)など酸化性のものであれば
良い。 上記SiO2膜3上にゲート電極4を設けた後、同図
(c)に示すように、ゲート電極4をマスクとしてチャネ
ル層(多結晶シリコン膜)2に不純物(リンまたはボロン
など。図中、「×」印で表す。)をイオン注入する。同図
(d)に示すように、基板1上に層間絶縁膜6を堆積した
後、N2雰囲気中において、温度600℃で、24時間
の熱処理を行って、イオン注入した不純物を活性化させ
る。これにより、上記チャネル層2のうちゲート電極4
の両側に相当する箇所に、ソースドレイン領域5a,5b
を形成する。この後、ソースドレイン領域5a,5b上に
コンタクトホール7,7を開口して配線8を設ける。
【0013】このように、600℃以下の温度で、か
つ、実用レベルの所要時間でもって工程を円滑に進める
ことができるので、基板1として安価なガラス基板を採
用することができる。
つ、実用レベルの所要時間でもって工程を円滑に進める
ことができるので、基板1として安価なガラス基板を採
用することができる。
【0014】なお、上記工程を省略して、非晶質シリ
コン膜2の状態で表面部分を酸化するようにしても良
い。この場合も、表面部分に混入した酸素を除去できる
ので、膜質を改善することができる。したがって、TF
Tの電気的特性を向上させることができる。
コン膜2の状態で表面部分を酸化するようにしても良
い。この場合も、表面部分に混入した酸素を除去できる
ので、膜質を改善することができる。したがって、TF
Tの電気的特性を向上させることができる。
【0015】また、上記工程で形成したSiO2膜3を
全部または一部除去して、CVD法によるSiO2膜を新
たに設け、この上にゲート電極4を設けるようにしても
良い。
全部または一部除去して、CVD法によるSiO2膜を新
たに設け、この上にゲート電極4を設けるようにしても
良い。
【0016】
【発明の効果】以上より明らかなように、この発明の半
導体膜改質方法は、基板上に設けた多結晶シリコンまた
は非晶質シリコンからなる半導体膜を、紫外線を照射し
つつ600℃以下の所定温度に保持して、上記半導体膜
の表面部分を酸化する一方、上記表面部分の下に酸化さ
れない部分を残すようにしているので、紫外線(フォト
ン)のエネルギによって酸化反応を増速できる。したが
って、600℃以下の温度で、かつ、実用レベルの所要
時間でもって上記半導体膜の表面部分を酸化することが
できる。
導体膜改質方法は、基板上に設けた多結晶シリコンまた
は非晶質シリコンからなる半導体膜を、紫外線を照射し
つつ600℃以下の所定温度に保持して、上記半導体膜
の表面部分を酸化する一方、上記表面部分の下に酸化さ
れない部分を残すようにしているので、紫外線(フォト
ン)のエネルギによって酸化反応を増速できる。したが
って、600℃以下の温度で、かつ、実用レベルの所要
時間でもって上記半導体膜の表面部分を酸化することが
できる。
【0017】また、この発明のTFT作製方法は、基板
上に、多結晶シリコンまたは非晶質シリコンからなる半
導体膜を設ける工程と、上記半導体膜を、紫外線を照射
しつつ600℃以下の所定温度に保持して、上記半導体
膜の表面部分を酸化してシリコン酸化膜となす一方、上
記シリコン酸化膜の下に酸化されない部分をチャネル層
として残す工程と、上記チャネル層上にシリコン酸化膜
を介してゲート電極を設ける工程と、上記チャネル層の
うち上記ゲート電極の両側に相当する箇所に、ソースド
レイン領域を形成する工程を有しているので、600℃
以下の温度で全作製工程を円滑に進めることができる。
したがって、安価なガラス基板を採用することができ
る。
上に、多結晶シリコンまたは非晶質シリコンからなる半
導体膜を設ける工程と、上記半導体膜を、紫外線を照射
しつつ600℃以下の所定温度に保持して、上記半導体
膜の表面部分を酸化してシリコン酸化膜となす一方、上
記シリコン酸化膜の下に酸化されない部分をチャネル層
として残す工程と、上記チャネル層上にシリコン酸化膜
を介してゲート電極を設ける工程と、上記チャネル層の
うち上記ゲート電極の両側に相当する箇所に、ソースド
レイン領域を形成する工程を有しているので、600℃
以下の温度で全作製工程を円滑に進めることができる。
したがって、安価なガラス基板を採用することができ
る。
【図1】 この発明の一実施例のTFT作製工程を示す
図である。
図である。
【図2】 基板に設けた多結晶シリコン膜中の酸素濃度
プロファイルを示す図である。
プロファイルを示す図である。
1 絶縁性基板 2 半導体膜 3 SiO2膜 4 ゲート電極 5a ソース領域 5b ドレイン領域 6 層間絶縁膜 7 コンタクトホール 8 配線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 27/12 A 8728−4M 29/784 // H01L 27/11
Claims (2)
- 【請求項1】 基板上に設けた多結晶シリコンまたは非
晶質シリコンからなる半導体膜を、紫外線を照射しつつ
600℃以下の所定温度に保持して、 上記半導体膜の表面部分を酸化する一方、上記表面部分
の下に酸化されない部分を残すようにしたことを特徴と
する半導体膜改質方法。 - 【請求項2】 基板上に、多結晶シリコンまたは非晶質
シリコンからなる半導体膜を設ける工程と、 上記半導体膜を、紫外線を照射しつつ600℃以下の所
定温度に保持して、上記半導体膜の表面部分を酸化して
シリコン酸化膜となす一方、上記シリコン酸化膜の下に
酸化されない部分をチャネル層として残す工程と、 上記チャネル層上にシリコン酸化膜を介してゲート電極
を設ける工程と、 上記チャネル層のうち上記ゲート電極の両側に相当する
箇所に、ソースドレイン領域を形成する工程を有するこ
とを特徴とするTFT作製方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4014848A JPH05206112A (ja) | 1992-01-30 | 1992-01-30 | 半導体膜改質方法およびtft作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4014848A JPH05206112A (ja) | 1992-01-30 | 1992-01-30 | 半導体膜改質方法およびtft作製方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05206112A true JPH05206112A (ja) | 1993-08-13 |
Family
ID=11872461
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4014848A Pending JPH05206112A (ja) | 1992-01-30 | 1992-01-30 | 半導体膜改質方法およびtft作製方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH05206112A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011155256A (ja) * | 2009-12-28 | 2011-08-11 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 薄膜トランジスタ |
JP2011258995A (ja) * | 1999-07-21 | 2011-12-22 | E Ink Corp | 誘電体層の反応性形成および有機半導体デバイスにおける有機層の保護 |
-
1992
- 1992-01-30 JP JP4014848A patent/JPH05206112A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011258995A (ja) * | 1999-07-21 | 2011-12-22 | E Ink Corp | 誘電体層の反応性形成および有機半導体デバイスにおける有機層の保護 |
JP2011155256A (ja) * | 2009-12-28 | 2011-08-11 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 薄膜トランジスタ |
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