JPH05251703A - 薄膜トランジスタ及びその製造方法 - Google Patents

薄膜トランジスタ及びその製造方法

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JPH05251703A
JPH05251703A JP4647792A JP4647792A JPH05251703A JP H05251703 A JPH05251703 A JP H05251703A JP 4647792 A JP4647792 A JP 4647792A JP 4647792 A JP4647792 A JP 4647792A JP H05251703 A JPH05251703 A JP H05251703A
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JP
Japan
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thin film
film
silicon
silicon thin
active layer
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JP4647792A
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English (en)
Inventor
Kenji Sera
賢二 世良
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】多結晶シリコン薄膜を用いた薄膜トランジスタ
による回路動作電圧マージンを拡大し、オフ時の消費電
力を低減する。 【構成】多結晶シリコン薄膜4による薄膜半導体活性層
にP型不純物をドープすることにより、しきい値を制御
してゲート電圧0Vに対する動作特性をシフトして、P
型とN型薄膜トランジスタの特性曲線をゲート電圧0V
に対して対称的にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は薄膜トランジスタ(TF
T)に関し、特に多結晶シリコン薄膜を用いた薄膜トラ
ンジスタに関する。
【0002】
【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ィスプレイや
密着型イメージセンサ等を初めとする各分野に応用がめ
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成できる最も有望なデバイスとし
て注目を集めている。なかでも、エキシマレーザアニー
ル法を用いた薄膜トランジスタは、低温で高移動度なト
ランジスタを実現する手段として注目を集めている。
【0003】図5は従来の薄膜トランジスタの一例を示
す断面図である。
【0004】図5に示すように、ガラス基板1の上に選
択的に設けたノンドープの多結晶シリコン薄膜14と、
多結晶シ−コン薄膜14を含む表面に設けてゲート絶縁
膜とする酸化シリコン膜5と、酸化シリコン膜5の上に
設けたゲート電極6と、ゲート電極6に整合して多結晶
シリコン薄膜14内に不純物をドープして設けたソース
・ドレイン領域8と、ゲート電極6を含む表面に設けた
層間絶縁膜9と、層間絶縁膜9及び酸化シリコン膜5を
開口して設けたコンタクトホールのソース・ドレイン領
域8に接続して設けた電極配線10とを備えて構成され
る。
【0005】図6は従来の薄膜トランジスタ特性を示す
図である。
【0006】図6に示すように、トランジスタ特性がゲ
ート電圧0Vに対して全体的に負の方向へシフトしてい
る。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】この従来の薄膜トラン
ジスタは、図6に示すように、特性がシフトしているた
め、ゲート電圧が0Vのときすでに電流が流れ始め、そ
の結果、回路動作電圧マージンが小さいとか、オフ時に
電流が流れるため消費電力が増幅する等の問題点があっ
た。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の薄膜トランジス
タは、絶縁性基板上に設けた多結晶シリコン薄膜半導体
活性層と、前記薄膜半導体活性層を被覆して設けたゲー
ト絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に設けたゲート電極
と、前記ゲート電極に整合して前記薄膜半導体活性層に
設けたソース・ドレイン領域とを含んで設けた薄膜トラ
ンジスタにおいて、前記薄膜半導体活性層がP型不純物
原子を含有して構成される。
【0009】本発明の薄膜トランジスタの第1の製造方
法は、絶縁性基板上にP型不純物ドーピングガスを含有
する混合シラン原料ガスを用いたCVD法によりP型不
純物を含むシリコン薄膜を形成する工程と、前記シリコ
ン薄膜をレーザアニール法により多結晶化してパターニ
ングし薄膜半導体活性層を形成する工程とを含んで構成
される。
【0010】本発明の薄膜トランジスタの第2の製造方
法な、絶縁性基板上にスパッタ法を用いてP型不純物を
含むシリコン薄膜を形成する工程と、前記シリコン薄膜
をレーザアニールにより多結晶化してパターニングし薄
膜半導体活性層を形成する工程とを含んで構成される。
【0011】本発明の薄膜トランジスタの第3の製造方
法は、絶縁性基板上にノンドープのシリコン薄膜を形成
し前記シリコン薄膜の上にP型不純物原子を含有する酸
化シリコン膜を堆積する工程と、前記酸化シリコン膜の
上方よりレーザを照射して前記シリコン薄膜を多結晶化
すると同時に前記酸化シリコン膜よりシリコン薄膜中に
P型不純物原子を拡散させP型不純物を含む多結晶シリ
コン膜を形成する工程と、前記酸化シリコン膜を除去し
た後前記多結晶シリコン膜をパターニングし薄膜半導体
活性層を形成する工程とを含んで構成される。
【0012】
【作用】薄膜トランジスタのしきい値は半導体/酸化膜
の界面で決定される。界面準位がないと仮定すると、ノ
ンドープのシリンコ膜の場合フェルミレベルはほぼバン
ドギャップの中央にある。この場合はN型、P型トラン
ジスタの特性は0Vを中心としてほぼ正負対称の特性が
得られ、しきい値の絶対値はほぼ同じ値となる。
【0013】しかしながら、エキシマレーザアニール法
で形成した多結晶シリコン薄膜トラジスタの特性は、図
6にも示すように全体的に負側にシフトする事が知られ
ている。この傾向はすべての多結晶シリコン薄膜トラン
ジスタで観測されるが、特にエキシマレーザアニール法
を用いたトランジスタに顕著に観測される。この理由は
完全には明確にされていないが、界面準位あるいは粒界
準位の影響でエキシマレーザアニールによって形成され
る多結晶シリコン薄膜が低濃度のN型の性質を有するた
めと考えられる。これを改善するためには、予めN型に
シフトした濃度と同濃度のP型にドープした半導体層を
用いる事によって解決できる。膜の形成条件に依存する
が3〜20ppmドープすればほぼ真性半導体の特性と
なる。
【0014】この低濃度のドーピングは高精度にドーピ
ング濃度を制御可能な方法が必要である。通常半導体プ
ロセスではイオン注入法を用いるのが一般的である。し
かしながら本方法は、絶縁体基板上ではチャージアップ
を起こし易い、スループットが悪い。装置が高価でラン
ニングコストが高い等の問題があり、液晶ディスプレイ
などの大面積ガラス基板上に形成するデバイスのプロセ
スとしては不適当である。
【0015】このイオン注入法を用いずに、ドープされ
たシリコン膜を形成する方法として次の3種の方法が考
えられる。
【0016】第1にCVD法がある。シラン系ガス中に
予めP型不純物のドーピングガス(例えばジボラン等)
を混入した混合ガスを用いてCVD法で成膜を行う事に
より予めホウ素を含有したシリコン膜を形成することが
できる。本方法では従来に比較して工程の増加が全くな
く、予めホウ素を含有するシリコン膜を形成できる。
【0017】また、第2の方法としてはスパッタ法が考
えられる。本方法ではターゲット内に予め不純物元素を
混入させて置く、あるいは2種のターゲットを用いる同
時スパッタ法により、予めドープされたシリコン薄膜を
形成する事が可能である。本方法ではCVD法に比べド
ーピング量を大きく制御でき、しかも成膜温度が低いと
いう利点がある。一方、成膜した膜は非晶質であるた
め、レーザアニール結晶化プロセスが必須となる。
【0018】又、第3の方法は、シリコン薄膜上に不純
物を含有する酸化シリコン膜を形成し、この上部よりレ
ーザを照射しシリコン薄膜の結晶化を行う。この酸化膜
をレーザアニール時のキャップ膜として用いると同時に
不純物の拡散源にもなり結晶化とドーピングプロセスを
同時に実現できる。酸化膜中の不純物含有量とレーザア
ニール条件を制御する事により、シリコン膜中の不純物
濃度を制御する事が可能である。
【0019】
【実施例】次に本発明について図面を参照して説明す
る。
【0020】図1(a)〜(c)は本発明の第1の実施
例の製造方法を説明するための工程順に示した断面図で
ある。
【0021】まず、図1(a)に示すように、ガラス基
板1の上にP型不純物ドーピングガスであるジボランを
含む混合シランガスを用いたLPCVD法によりホウ素
原子を3〜20ppm含有するシリコン薄膜3を成膜温
度約600℃で形成する。
【0022】次に、図1(b)に示すように、エキシマ
レーザによりシリコン薄膜3をアニールして多結晶化し
た後パターニングして多結晶シリコン薄膜4を形成す
る。
【0023】次に、図1(c)に示すように、多結晶シ
リコン薄膜4を含む表面にゲート絶縁膜として酸化シリ
コン膜5を堆積し、酸化シリコン膜5の上にドープド多
結晶シリコン膜を堆積してパターニングしたゲート電極
6を形成する。次に、ゲート電極6をマスクとして多結
晶シリコン薄膜4にリンイオン7をイオン注入してソー
ス・ドレイン領域8を形成する。
【0024】次に、図1(d)に示すように、ゲート電
極6を含む表面に層間絶縁膜9を堆積してソース・ドレ
イン領域8に達するコンタクトホールを形成する。次
に、コンタクトホールを含む表面に金属膜を堆積してパ
ターニングし、コンタクトホールのソース・ドレイン領
域に接続する電極配線10を形成し、薄膜トランジスタ
を構成する。
【0025】なお、シリコン薄膜11は、CVD法の代
りにスパッタターゲットとしてホウ素を含むシリコンタ
ーゲットを用いたスパッタ法によりホウ素原子を3〜2
0ppm含有するシリコン薄膜を形成し、エキサマレー
ザによりアニールして多結晶シリコン薄膜4を形成して
も良い。
【0026】図2(a)〜(c)は本発明の第2の実施
例の製造方法を説明するための工程順に示した断面図で
ある。
【0027】図2(a)に示すように、ガラス基板1の
上にノンドープのシリコン薄膜2を形成し、シリンコ薄
膜2の上にホウ素を含む酸化シリコン膜12を堆積す
る。
【0028】次に、図2(b)に示すように、上方より
エキシマレーザを照射してシリコン薄膜2を再結晶化す
ると同時に酸化シリコン膜12よりホウ素を拡散させホ
ウ素原子を3〜20ppm含有する多結晶シリコン薄膜
4を形成する。ここで、酸化シリコン膜12はレーザア
ニールのキャップ膜及び不純物拡散ソースとして働く。
【0029】次に、図2(c)に示すように、酸化シリ
コン膜12を除去した後、第1の実施例と同様の工程で
多結晶シリコン薄膜4をパターニングし、多結晶シリコ
ン薄膜4を含む表面に酸化シリコン膜5を形成する。次
に酸化シリコン膜4の上にゲート電極6を形成し、ゲー
ト電極6に整合するソース・ドレイン領域を形成する。
【0030】図3は本発明の薄膜トランジスタ特性を示
す図である。
【0031】図3に示すように、ゲート電圧の0Vを中
心としてN型,P型TFTの対称的な特性が得られ、従
来例のようにN型TFTがゲート電圧0Vで動作電流が
流れたり、オフ時の消費電力を増大させる等の問題点を
解決できる。
【0032】なお、本発明は図4に示すスタガ構造の薄
膜トランジスタについても同様に適用できる。
【0033】
【発明の効果】以上説明したように本発明は、薄膜半導
体活性層にP型不純物をドープすることにより、P型T
FTとN型TFTのトランジスタ特性をゲート電圧0V
に対して対称形にすることができ、N型TFTの回路動
作マージンを増大させ、また、オフ時の消費電力を低減
させることができるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例の製造方法を説明するた
めの工程順に示した断面図。
【図2】本発明の第2の実施例の製造方法を説明するた
めの工程順に示した断面図。
【図3】本発明の薄膜トランジスタのトランジスタ特性
を示す図。
【図4】本発明の第3の実施例の一例を示す断面図。
【図5】従来の薄膜トランジスタの一例を示す断面図。
【図6】従来の薄膜トラジスタのトランジスタ特性を示
す図。
【符号の説明】
1 ガラス基板 2,3 シリンコ薄膜 4,14 多結晶シリコン薄膜 5,12 酸化シリコン膜 6 ゲート電極 7 リンイオン 8 ソース・ドレイン領域 9 層間絶縁膜 10 電極配線 13 ソース・ドレイン電極

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁性基板上に設けた多結晶シリコン薄
    膜半導体活性層と、前記薄膜半導体活性層を被覆して設
    けたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜上に設けたゲー
    ト電極と、前記ゲート電極に整合して前記薄膜半導体活
    性層に設けたソース・ドレイン領域とを含んで設けた薄
    膜トランジスタにおいて、前記薄膜半導体活性層がP型
    不純物原子を含有することを特徴とする薄膜トランジス
    タ。
  2. 【請求項2】 絶縁性基板上にP型不純物ドーピングガ
    スを含有する混合シラン原料ガスを用いたCVD法によ
    りP型不純物を含むシリコン薄膜を形成する工程と、前
    記シリコン薄膜をレーザアニール法により多結晶化して
    パターニングし薄膜半導体活性層を形成する工程とを含
    むことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
  3. 【請求項3】 絶縁性基板上にスパッタ法を用いてP型
    不純物を含むシリコン薄膜を形成する工程と、前記シリ
    コン薄膜をレーザアニールにより多結晶化してパターニ
    ングし薄膜半導体活性層を形成する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。
  4. 【請求項4】 絶縁性基板上にノンドープのシリコン薄
    膜を形成し前記シリコン薄膜の上にP型不純物原子を含
    有する酸化シリコン膜を堆積する工程と、前記酸化シリ
    コン膜の上方よりレーザを照射して前記シリコン薄膜を
    多結晶化すると同時に前記酸化シリコン膜よりシリコン
    薄膜中にP型不純物原子を拡散させP型不純物を含む多
    結晶シリコン膜を形成する工程と、前記酸化シリコン膜
    を除去した後前記多結晶シリコン膜をパターニングし薄
    膜半導体活性層を形成する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。
JP4647792A 1992-03-04 1992-03-04 薄膜トランジスタ及びその製造方法 Pending JPH05251703A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0717439A2 (en) * 1994-12-14 1996-06-19 Eastman Kodak Company A method of fabricating a TFT-EL pixel

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0717439A2 (en) * 1994-12-14 1996-06-19 Eastman Kodak Company A method of fabricating a TFT-EL pixel
JPH08241047A (ja) * 1994-12-14 1996-09-17 Eastman Kodak Co Tft−el画素製造方法
EP0717439A3 (en) * 1994-12-14 1999-06-02 Eastman Kodak Company A method of fabricating a TFT-EL pixel

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Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 19981215