JPH05343685A - シリコン薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents

シリコン薄膜トランジスタの製造方法

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JPH05343685A
JPH05343685A JP14571492A JP14571492A JPH05343685A JP H05343685 A JPH05343685 A JP H05343685A JP 14571492 A JP14571492 A JP 14571492A JP 14571492 A JP14571492 A JP 14571492A JP H05343685 A JPH05343685 A JP H05343685A
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JP
Japan
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film
silicon
glass
tft
substrate
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Withdrawn
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JP14571492A
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English (en)
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Tomotaka Matsumoto
友孝 松本
Norio Nagahiro
紀雄 長広
Mari Hodate
真理 甫立
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 シリコン薄膜トランジスタの製造方法に関
し、ガラスなどの非晶質基板上に良好な結晶性をもつシ
リコン膜を低温で形成することを可能にし、高いキャリ
ヤ移動度をもったTFTを容易に実現できるようにす
る。 【構成】 ガラスなどからなる透明絶縁性基板1の上に
少なくとも表面がITOからなるゲート電極2を形成し
てから、原子層堆積法を適用し、ゲート電極2を覆うと
共にAl面が表出され且つ(012)面に配向している
酸化アルミニウムからなるゲート絶縁膜2を形成し、そ
のAl面上に結晶性が良好なシリコンからなる動作半導
体層4をガラスなどからなる透明絶縁性基板1が軟化し
ない程度の低い温度で形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶ディスプレイ或い
はエレクトロ・ルミネッセンス(electro lu
minescence:EL)などを駆動する為の薄膜
トランジスタ(thin film transist
or:TFT)を製造するのに好適な方法に関する。
【0002】現在、TFTで駆動する液晶ディスプレイ
やELは、大型のものを製造する為に種々な努力が払わ
れているところであるが、その性能や製造歩留りを大き
く左右しているのがTFTであり、従って、特性良好な
TFTを再現性良く得られるようにすることが必要であ
り、特に、高いキャリヤ移動度をもつTFTを低温で製
造できれば好ましい。
【0003】
【従来の技術】従来、多用されているTFTは、その活
性層を非晶質シリコンや多結晶シリコンを用いている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】通常、活性層を非晶質
シリコンや多結晶シリコンで構成したTFTはキャリヤ
移動度が小さい旨の欠点がある。TFTのキャリヤ移動
度を高める為には、結晶性が良好なシリコンを用いる必
要があり、そのようなシリコンを成長させるには、ガラ
スの軟化点以上の温度を必要とし、従って、結晶性が良
好なシリコンからなるTFTを液晶ディスプレイやEL
と組み合わせることは困難である。
【0005】本発明は、ガラスなどの非晶質基板上に良
好な結晶性をもつシリコン膜を低温で形成することを可
能にし、高いキャリヤ移動度をもったTFTを容易に実
現できるようにする。
【0006】
【課題を解決するための手段】一般に、面指数が(01
2)であるサファイア上には、面指数が(100)であ
るシリコンを容易にエピタキシャル成長させ得ることが
知られている。本発明では、この原理を応用し、先ず、
原子層デポジション(atomiclayer dep
osition:ALD)法を適用することに依って、
面指数(012)に優先配向したサファイア膜を形成
し、その上に面指数(100)の結晶性良好なシリコン
膜をエピタキシャル成長させるものである。尚、ここで
成長されるシリコン膜はグレイン・サイズが大きな多結
晶シリコン膜である。
【0007】また、サファイア上にシリコンをエピタキ
シャル成長させるには、清浄なAl面を表出させること
が必要であり、通常、その為の前処理として1300
〔℃〕程度の加熱処理を必要としているのであるが、本
発明では、ALD法で形成するサファイア膜の最終層を
Alとし、その酸化を防ぐ為、真空を破ることなく連続
してシリコン膜のエピタキシャル成長を行うようにすれ
ば、前記のような高温の熱処理を行って清浄なAl面を
表出させることは不要であり、従って、低温で結晶性良
好なシリコン膜を成長させることが可能である。
【0008】更にまた、ALD膜は初期の形成過程が下
地に強く影響されることが知られているので、多くの実
験と検討を重ねたところ、下地としてITO(indi
umtin oxide)膜を用いると面指数が(01
2)に配向したAl2 3膜が得られることが判った。
尚、ITO膜上に良質なAl2 3 膜が成長し易い理由
は判っていない。
【0009】図1は積層されたITO膜及びAl2 3
膜に関するX線回折パターンを表す線図であり、縦軸に
はX線回折強度を、また、横軸にはX線の入射角度θを
それぞれ採ってある。
【0010】このデータを得た試料は、厚さ200〔n
m〕のITO膜上に厚さ400〔nm〕のAl2 3
を積層したものであって、図に見られるPAは面指数
(012)に配向したα−Al2 3 の存在を、また、
PI1 ,PI2 ,PI3 はITOの存在をそれぞれ示し
ている。
【0011】前記したようなことから、本発明に依るシ
リコン薄膜トランジスタの製造方法に於いては、 (1)ガラスなどからなる透明絶縁性基板(例えばガラ
スなど非晶質材料からなる透明絶縁性基板1)上に少な
くとも表面がITOからなるゲート電極(例えばCr膜
及びITO膜からなるゲート電極2)を形成する工程
と、次いで、原子層堆積法を適用し前記ゲート電極を覆
い且つAl面が表出されてなる酸化アルミニウムからな
るゲート絶縁膜(例えばAl2 3 からなるゲート絶縁
膜3)を形成する工程と、次いで、前記ゲート絶縁膜の
Al面上にシリコンからなる動作半導体層(例えばシリ
コンからなる動作半導体層4)を形成する工程とが含ま
れてなることを特徴とする。
【0012】
【作用】前記手段を採ることに依り、ガラスなどの非晶
質基板が軟化することがない低温で結晶性良好なシリコ
ン膜を形成することができ、従って、液晶ディスプレイ
やELなどを駆動するTFTのキャリヤ移動度を向上さ
せることが可能であり、その結果、品質良好な高速表示
を実現することができる。
【0013】図2乃至図6は本発明一実施例を解説する
為の工程要所に於けるTFTを表す要部切断側面図であ
り、以下、これ等の図を参照しつつ詳細に説明する。
【0014】図2参照 2−(1) スパッタリング法を適用することに依り、ガラスからな
る透明絶縁性基板1上に厚さ例えば70〔nm〕のクロ
ム(Cr)膜、及び、厚さ例えば50〔nm〕のITO
膜を順に積層形成する。 2−(2) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス及びエッ
チャントを(HCl+HNO3 )混合液(ITO用)及
び(硝酸2アンモニウムセリウム+過塩素酸)混合液
(Cr用)とするウエット・エッチング法を適用するこ
とに依り、前記工程2−(1)で形成したITO膜及び
Cr膜のパターニングを行ってゲート電極2を形成す
る。
【0015】図3参照 3−(1) ALD法を適用する為、ゲート電極2が形成された透明
絶縁性基板1をALD装置にセットし、次いで、透明絶
縁性基板1を400〔℃〕に加熱し、Al(CH3 3
とH2 Oとをパージ時間をおいて交互に供給する。この
場合、Al(CH3 3 とH2 Oの供給時間は、それぞ
れ1〔秒〕、そして、パージ時間は5〔秒〕とした。こ
の操作を900回繰り返して厚さ300〔nm〕のAl
2 3 からなるゲート絶縁膜3を形成する。尚、最後の
ガス供給はAl(CH3 3 とすることで、ゲート絶縁
膜3の最上面をAl面にしておかなければならない。
【0016】図4参照 4−(1) 引き続き、真空を破ることなく、プラズマ化学気相堆積
(plasma chemical vapour d
eposition:P−CVD)法を適用することに
依り、厚さ例えば100〔nm〕のシリコンからなる動
作半導体層4、及び、厚さ例えば100〔nm〕のSi
2 膜を形成する。
【0017】この場合に於けるシリコンからなる動作半
導体層の形成条件は、 基板温度:400〔℃〕 SiH4 流量:10〔sccm〕 H2 流量:500〔sccm〕 圧力:0.5〔Torr〕 放電電力:200〔W〕 放電時間:30〔分〕 であり、SiO2 膜の形成条件は、
【0018】 基板温度:400〔℃〕 SiH4 流量:2〔sccm〕 N2 O流量:200〔sccm〕 圧力:0.2〔Torr〕 放電電力:50〔W〕 放電時間:20〔分〕 であった。尚、ここでは、シリコンからなる動作半導体
層4とSiO2 膜を形成する技法としてP−CVD法を
適用したが、これは、スパッタリング法や減圧CVD法
(low pressure chemical va
por deposition:LPCVD)などに代
替しても良い。
【0019】図5参照 5−(1) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス、及び、
エッチャントを例えば(HF+NH4 F)混合液とする
ウエット・エッチング法を適用することに依り、前記工
程4−(1)で形成したSiO2 膜のパターニングを行
ってチャネル保護膜5とする。
【0020】5−(2) イオン注入法を適用することに依り、ドーズ量を1×1
16〔cm-2〕、加速エネルギを30〔keV〕とし、チ
ャネル保護膜5をマスクに燐(P)の打ち込みを行って
+ −ソース電極コンタクト領域6S及びn+ −ドレイ
ン電極コンタクト領域6Dを形成する。尚、実際には、
このn+ −ソース電極コンタクト領域6S及びn+ −ド
レイン電極コンタクト領域6Dは、適切な段階で温度を
例えば400〔℃〕、時間を例えば1〔時間〕とする不
純物活性化の熱処理を行って初めて動作可能となること
は云うまでもない。
【0021】図6参照 6−(1) スパッタリング法を適用することに依り、厚さ例えば5
00〔Å〕のモリブデン(Mo)膜を形成する。 6−(2) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセスとエッチ
ング・ガスをSF6とするドライ・エッチング法とを適
用することに依り、前記工程6−(1)で形成したMo
膜のパターニングを行ってソース電極7S及びドレイン
電極7Dを形成する。
【0022】このような工程を経て製造されたTFT
は、そのシリコンからなる動作半導体層4が、ガラスの
透明絶縁性基板1を軟化させない温度である400
〔℃〕の温度で成長させたものでありながら、電界効果
移動度として50〔cm2 /vs〕を得ることができた。
【0023】
【発明の効果】本発明に依るシリコンTFTの製造方法
に於いては、透明絶縁性基板上に表面がITOからなる
ゲート電極を形成し、ALD法を適用しゲート電極を覆
い且つAl面が表出されてなる酸化アルミニウムからな
るゲート絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜のAl面上にシ
リコンからなる動作半導体層を形成する。
【0024】前記構成を採ることに依り、ガラスなどの
非晶質基板が軟化することがない低い温度で結晶性良好
なシリコン膜を形成することができ、従って、液晶ディ
スプレイやELなどを駆動するTFTのキャリヤ移動度
を向上させることが可能であり、その結果、品質良好な
高速表示を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】積層されたITO膜及びAl2 3 膜に関する
X線回折パターンを表す線図である。
【図2】本発明一実施例を解説する為の工程要所に於け
るTFTを表す要部切断側面図である。
【図3】本発明一実施例を解説する為の工程要所に於け
るTFTを表す要部切断側面図である。
【図4】本発明一実施例を解説する為の工程要所に於け
るTFTを表す要部切断側面図である。
【図5】本発明一実施例を解説する為の工程要所に於け
るTFTを表す要部切断側面図である。
【図6】本発明一実施例を解説する為の工程要所に於け
るTFTを表す要部切断側面図である。
【符号の説明】
1 透明絶縁性基板 2 ゲート電極 3 ゲート絶縁膜 4 動作半導体層 5 チャネル保護膜 6S ソース電極コンタクト領域 6D ドレイン電極コンタクト領域 7S ソース電極 7D ドレイン電極

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ガラスなどからなる透明絶縁性基板上に少
    なくとも表面がITOからなるゲート電極を形成する工
    程と、 次いで、原子層堆積法を適用し前記ゲート電極を覆い且
    つAl面が表出されてなる酸化アルミニウムからなるゲ
    ート絶縁膜を形成する工程と、 次いで、前記ゲート絶縁膜のAl面上にシリコンからな
    る動作半導体層を形成する工程とが含まれてなることを
    特徴とするシリコン薄膜トランジスタの製造方法。
JP14571492A 1992-06-05 1992-06-05 シリコン薄膜トランジスタの製造方法 Withdrawn JPH05343685A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6567145B1 (en) * 1999-03-26 2003-05-20 Hitachi, Ltd. Liquid crystal display device having conductive lines formed with amorphous oxide conductive layer on metal layer and method of fabrication thereof
US7732325B2 (en) 2002-01-26 2010-06-08 Applied Materials, Inc. Plasma-enhanced cyclic layer deposition process for barrier layers
US7781326B2 (en) 2001-02-02 2010-08-24 Applied Materials, Inc. Formation of a tantalum-nitride layer
US10280509B2 (en) 2001-07-16 2019-05-07 Applied Materials, Inc. Lid assembly for a processing system to facilitate sequential deposition techniques

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US10280509B2 (en) 2001-07-16 2019-05-07 Applied Materials, Inc. Lid assembly for a processing system to facilitate sequential deposition techniques
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Effective date: 19990831