JPH05335578A - 薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents

薄膜トランジスタの製造方法

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JPH05335578A
JPH05335578A JP16667292A JP16667292A JPH05335578A JP H05335578 A JPH05335578 A JP H05335578A JP 16667292 A JP16667292 A JP 16667292A JP 16667292 A JP16667292 A JP 16667292A JP H05335578 A JPH05335578 A JP H05335578A
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insulating film
thin film
film
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ゲート絶縁膜の所定の部分の膜厚を制御性良
くかつ容易に薄くし、またコンタクトホールの形成を所
期の通りかつ容易に行う。 【構成】 半導体薄膜2の上面全体に酸化シリコンから
なる下層ゲート絶縁膜3、窒化シリコンからなる上層ゲ
ート絶縁膜4およびゲート電極形成用薄膜5をこの順で
堆積する。そして、フォトレジストパターン6をマスク
としてドライエッチングによりゲート電極形成用薄膜5
を除去し、次いで下層ゲート絶縁膜3をエッチングスト
ッパとして、上層ゲート絶縁膜4のみを除去する。窒化
シリコンからなる比較的厚いパッシベーション膜にドラ
イエッチングによりコンタクトホールを形成する場合
も、下層ゲート絶縁膜3をエッチングストッパとして、
パッシベーション膜のみを除去する。比較的薄い下層ゲ
ート絶縁膜3にコンタクトホールを形成する場合には、
ウエットエッチングにより行なう。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は薄膜トランジスタの製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】セルフアライメント型の薄膜トランジス
タを製造する場合、ポリシリコン等からなる半導体薄膜
上にゲート絶縁膜を形成し、該ゲート絶縁膜上にゲート
電極を形成し、該ゲート電極をマスクとしてイオン注入
装置により半導体薄膜に不純物を注入し、これによりゲ
ート電極に対応する部分における半導体薄膜の中央部を
チャネル領域とし、その両側を不純物注入領域からなる
ソース・ドレイン領域とし、次いで全上面にパッシベー
ション膜を形成し、該パッシベーション膜にコンタクト
ホールを形成し、該コンタクトホールにソース・ドレイ
ン電極を形成している。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところで、従来のこの
ような薄膜トランジスタの製造方法では、半導体薄膜上
に形成されたゲート絶縁膜を介して不純物を注入してい
るので、不純物注入の加速エネルギが高くなってしま
う。不純物を低加速エネルギで注入するには、半導体薄
膜のうちソース・ドレイン領域を形成すべき部分に対応
する部分のゲート絶縁膜の膜厚を薄くすることが考えら
れる。しかしながら、この場合、ゲート絶縁膜の膜厚を
エッチングにより薄くするとすると、エッチング量の制
御が極めて困難であるという問題がある。また、コンタ
クトホールをエッチングにより形成する場合、ウエット
エッチングでは、エッチレートが遅くなるばかりでな
く、サイドエッチによるホール径の広がりが生じるとい
う問題があり、一方、ドライエッチングでは、半導体薄
膜の表面にダメージを与えてしまうという問題がある。
この発明の目的は、半導体薄膜のうちソース・ドレイン
領域を形成すべき部分に対応する部分のゲート絶縁膜の
膜厚を制御性良くかつ容易に薄くすることができ、また
コンタクトホールの形成を所期の通りかつ容易に行うこ
とのできる薄膜トランジスタの製造方法を提供すること
にある。
【0004】
【課題を解決するための手段】この発明は、半導体薄膜
上に酸化シリコンからなる下層ゲート絶縁膜を形成し、
該下層ゲート絶縁膜上に酸化シリコンとは異なる材料か
らなる上層ゲート絶縁膜を形成し、この後前記半導体薄
膜のうちソース・ドレイン領域を形成すべき部分に対応
する部分の前記上層ゲート絶縁膜を前記下層ゲート絶縁
膜をエッチングストッパとしてドライエッチングにより
除去し、この後全上面にパッシベーション膜を形成し、
該パッシベーション膜に前記下層ゲート絶縁膜をエッチ
ングストッパとしてドライエッチングにより上部コンタ
クトホールを形成し、次いで前記下層ゲート絶縁膜にウ
エットエッチングにより下部コンタクトホールを形成す
るようにしたものである。
【0005】
【作用】この発明によれば、半導体薄膜のうちソース・
ドレイン領域を形成すべき部分に対応する部分のゲート
絶縁膜の膜厚を薄くする際、半導体薄膜のうちソース・
ドレイン領域を形成すべき部分に対応する部分の上層ゲ
ート絶縁膜のみを下層ゲート絶縁膜をエッチングストッ
パとしてドライエッチングにより除去し、下層ゲート絶
縁膜をそのまま残すことができ、したがって半導体薄膜
のうちソース・ドレイン領域を形成すべき部分に対応す
る部分のゲート絶縁膜の膜厚を制御性良くかつ容易に薄
くすることができる。また、コンタクトホールを形成す
る際、まず比較的厚いパッシベーション膜に下層ゲート
絶縁膜をエッチングストッパとしてドライエッチングに
より上部コンタクトホールを形成し、次いで比較的薄い
下層ゲート絶縁膜にウエットエッチングにより下部コン
タクトホールを形成しているので、コンタクトホールの
形成を所期の通りかつ容易に行うことができる。
【0006】
【実施例】図1〜図6はそれぞれこの発明の一実施例に
おけるセルフアライメント型の薄膜トランジスタの各製
造工程を示したものである。そこで、これらの図を順に
参照しながら、セルフアライメント型の薄膜トランジス
タの製造方法について説明する。
【0007】まず、図1に示すように、ガラス等からな
る絶縁基板1の上面にポリシリコン等からなる半導体薄
膜2をパターン形成する。この場合、一例として、まず
絶縁基板1の上面全体にプラズマCVDによりアモルフ
ァスシリコン薄膜を500Å程度の厚さに堆積し、次い
でエキシマレーザを照射することにより、アモルファス
シリコン薄膜を結晶化してポリシリコン薄膜とし、次い
でフォトリソグラフィ技術により不要な部分のポリシリ
コン薄膜をエッチングして除去することにより、薄膜ト
ランジスタ形成領域のみに半導体薄膜2をパターン形成
する。次に、全上面にスパッタ装置により酸化シリコン
からなる下層ゲート絶縁膜3を200Å程度以下の厚さ
に堆積する。次に、下層ゲート絶縁膜3の上面全体にプ
ラズマCVDにより窒化シリコンからなる上層ゲート絶
縁膜4を1000〜2000Å程度の厚さに堆積する。
次に、上層ゲート絶縁膜4の上面全体にスパッタ装置に
よりクロム等からなるゲート電極形成用薄膜5を500
0Å程度の厚さに堆積する。次に、半導体薄膜2の中央
部(チャネル領域)に対応する部分のゲート電極形成用
薄膜5の上面にフォトリソグラフィ技術によりフォトレ
ジストパターン6を形成する。
【0008】次に、図2に示すように、フォトレジスト
パターン6をマスクとしてドライエッチングによりゲー
ト電極形成用薄膜5を除去し、次いで同フォトレジスト
パターン6をマスクとしてドライエッチングにより上層
ゲート絶縁膜4を除去する。上層ゲート絶縁膜4を除去
する場合、例えば平行平板式プラズマエッチング装置を
用い、圧力0.8Torr、RF電力密度0.37W/
cm2、電極間隔55mmの条件下でCF4と5%のO2
との混合ガスでエッチングを行う。すると、ポリシリコ
ンからなる半導体薄膜2に対する選択比は2程度しか得
られないが、酸化シリコンからなる下層ゲート絶縁膜3
に対しては30以上の高い選択比が得られるので、下層
ゲート絶縁膜3をエッチングストッパとして、半導体薄
膜2にダメージを与えることなく、上層ゲート絶縁膜4
のみを容易にエッチングして除去することができる。そ
して、この状態では、半導体薄膜2を含む絶縁基板1の
全上面に下層ゲート絶縁膜3がそのまま残存し、半導体
薄膜2の中央部(チャネル領域)に対応する部分の下層
ゲート絶縁膜3の上面にのみ上層ゲート絶縁膜4が残存
し、この残存した上層ゲート絶縁膜4の上面にのみゲー
ト電極形成用薄膜5が残存し、この残存しているゲート
電極形成用薄膜5によってゲート電極5aが形成されて
いる。
【0009】次に、フォトレジストパターン6をマスク
としてイオン注入装置により半導体薄膜2に不純物を注
入し、半導体薄膜2のチャネル領域2aの両側にソース
・ドレイン領域2bを形成する。この場合、半導体薄膜
2のチャネル領域2aの両側のソース・ドレイン領域2
bとなる部分の上面には膜厚200Å程度以下の酸化シ
リコンからなる下層ゲート絶縁膜3のみが形成されてい
るので、不純物としてリンイオンを注入するとすると、
30keV程度の低加速エネルギで注入することがで
き、したがってイオン注入装置のコストを低減すること
ができ、また半導体薄膜2に与えるダメージを小さくす
ることができる。次に、エキシマレーザを照射し、注入
した不純物を活性化する。この後、フォトレジストパタ
ーン6を除去する。なお、不純物を注入する前にフォト
レジストパターン6を除去し、ゲート電極5aをマスク
として不純物を注入するようにしてもよい。
【0010】次に、図3に示すように、全上面にプラズ
マCVD法により窒化シリコンからなるパッシベーショ
ン膜7を3000Å程度の厚さに堆積する。この場合、
半導体薄膜2の表面を覆っている下層ゲート絶縁膜3の
上面にパッシベーション膜7を形成することになるの
で、下層ゲート絶縁膜3および上層ゲート絶縁膜4から
なるゲート絶縁膜の絶縁耐圧が低下しないようにするこ
とができる。次に、半導体薄膜2のソース・ドレイン領
域2bに対応する部分を除くパッシベーション膜7の上
面にフォトリソグラフィ技術によりフォトレジストパタ
ーン8を形成する。
【0011】次に、図4に示すように、フォトレジスト
パターン8をマスクとしてドライエッチングによりパッ
シベーション膜7を除去して上部コンタクトホール9を
形成する。この場合、図2に示す製造工程において上層
ゲート絶縁膜4をプラズマエッチングした場合と同様の
条件でプラズマエッチングを行うと、ポリシリコンから
なる半導体薄膜2に対する選択比は2程度しか得られな
いが、酸化シリコンからなる下層ゲート絶縁膜3に対し
ては30以上の高い選択比が得られるので、下層ゲート
絶縁膜3をエッチングストッパとして、半導体薄膜2に
ダメージを与えることなく、パッシベーション膜7のみ
を容易にエッチングして除去することができる。
【0012】次に、図5に示すように、フォトレジスト
パターン8をマスクとしてウエットエッチングにより下
層ゲート絶縁膜3を除去して下部コンタクトホール10
を形成する。この場合、例えばバッファードフッ酸溶液
にてエッチングを行うと、酸化シリコンからなる下層ゲ
ート絶縁膜3の膜厚が200Å程度以下と薄いので、サ
イドエッチがほとんど進行せず、また半導体薄膜2にダ
メージを与えることなく、下部コンタクトホール10を
所期の通りかつ容易に形成することができる。そして、
この状態では、半導体薄膜2のソース・ドレイン領域2
bに対応する部分におけるパッシベーション膜7および
下層ゲート絶縁膜3にコンタクトホール9、10が形成
される。この後、フォトレジストパターン8を除去す
る。次に、図6に示すように、コンタクトホール9、1
0およびパッシベーション膜7の上面の所定の個所にス
パッタ装置によりアルミニウム等からなるソース・ドレ
イン電極11を5000Å程度の厚さにパターン形成
し、ソース・ドレイン領域2bと接続させる。かくし
て、セルフアライメント型の薄膜トランジスタが製造さ
れる。
【0013】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、半導体薄膜のうちソース・ドレイン領域を形成すべ
き部分に対応する部分のゲート絶縁膜の膜厚を薄くする
際、半導体薄膜のうちソース・ドレイン領域を形成すべ
き部分に対応する部分の上層ゲート絶縁膜のみを下層ゲ
ート絶縁膜をエッチングストッパとしてドライエッチン
グにより除去し、下層ゲート絶縁膜をそのまま残すこと
ができるので、半導体薄膜のうちソース・ドレイン領域
を形成すべき部分に対応する部分のゲート絶縁膜の膜厚
を制御性良くかつ容易に薄くすることができる。また、
コンタクトホールを形成する際、まず比較的厚いパッシ
ベーション膜に下層ゲート絶縁膜をエッチングストッパ
としてドライエッチングにより上部コンタクトホールを
形成し、次いで比較的薄い下層ゲート絶縁膜にウエット
エッチングにより下部コンタクトホールを形成している
ので、コンタクトホールの形成を所期の通りかつ容易に
行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例における薄膜トランジスタ
の製造に際し、絶縁基板上に半導体薄膜、下層ゲート絶
縁膜、上層ゲート絶縁膜、ゲート電極形成用薄膜および
フォトレジストパターンを形成した状態の断面図。
【図2】同薄膜トランジスタの製造に際し、フォトレジ
ストパターンをマスクとしてゲート電極形成用薄膜およ
び上層ゲート絶縁膜をエッチングして除去した後、半導
体薄膜に不純物を注入した状態の断面図。
【図3】同薄膜トランジスタの製造に際し、パッシベー
ション膜およびフォトレジストパターンを形成した状態
の断面図。
【図4】同薄膜トランジスタの製造に際し、フォトレジ
ストパターンをマスクとしてパッシベーション膜に上部
コンタクトホールを形成した状態の断面図。
【図5】同薄膜トランジスタの製造に際し、フォトレジ
ストパターンをマスクとして下層ゲート絶縁膜に下部コ
ンタクトホールを形成した状態の断面図。
【図6】同薄膜トランジスタの製造に際し、ソース・ド
レイン電極を形成した状態の断面図。
【符号の説明】
1 絶縁基板 2 半導体薄膜 3 下層ゲート絶縁膜 4 上層ゲート絶縁膜 5 ゲート電極形成用薄膜 5a ゲート電極 7 パッシベーション膜 9 上部コンタクトホール 10 下部コンタクトホール
───────────────────────────────────────────────────── 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 21/314 M 7352−4M 21/318 B 7352−4M

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 半導体薄膜上に酸化シリコンからなる下
    層ゲート絶縁膜を形成し、該下層ゲート絶縁膜上に酸化
    シリコンとは異なる材料からなる上層ゲート絶縁膜を形
    成し、この後前記半導体薄膜のうちソース・ドレイン領
    域を形成すべき部分に対応する部分の前記上層ゲート絶
    縁膜を前記下層ゲート絶縁膜をエッチングストッパとし
    てドライエッチングにより除去し、この後全上面にパッ
    シベーション膜を形成し、該パッシベーション膜に前記
    下層ゲート絶縁膜をエッチングストッパとしてドライエ
    ッチングにより上部コンタクトホールを形成し、次いで
    前記下層ゲート絶縁膜にウエットエッチングにより下部
    コンタクトホールを形成することを特徴とする薄膜トラ
    ンジスタの製造方法。
  2. 【請求項2】 前記下層ゲート絶縁膜の膜厚は200Å
    程度以下であり、前記上層ゲート絶縁膜の膜厚は100
    0〜2000Å程度であることを特徴とする請求項1記
    載の薄膜トランジスタの製造方法。
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