JPH06204168A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

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JPH06204168A
JPH06204168A JP35855892A JP35855892A JPH06204168A JP H06204168 A JPH06204168 A JP H06204168A JP 35855892 A JP35855892 A JP 35855892A JP 35855892 A JP35855892 A JP 35855892A JP H06204168 A JPH06204168 A JP H06204168A
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JP
Japan
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layer
substrate
ito
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film
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Withdrawn
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JP35855892A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Yuzurihara
浩 譲原
Masaru Sakamoto
勝 坂本
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Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 優れたコンタクト特性を示す、高速かつ低消
費電力の半導体装置を提供する。 【構成】 ITO薄膜とSi領域との間にTa及びTa
化合物より選ばれる少なくとも一種よりなる層を設けた
半導体装置。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体装置、特に液晶表
示装置、光電交換装置等に好適に使用し得る、安定かつ
優れたコンタクト特性を示す半導体装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、n型又はp型SiとITO膜との
コンタクト構造として、SiとITO膜のコンタクトを
直接取る構造(特開昭58−190063号公報)、S
iとITO膜をIn、Sn等のバリアメタルを介してコ
ンタクトを取る構造(特開昭59−22361号公報、
特開昭59−40582号公報)等があった。
【0003】しかし、上記従来の方法ではオーミックコ
ンタクトを取りにくい、或いはコンタクト抵抗値がKΩ
〜MΩ台と大きくなる、更には、ITOの蒸着後、層間
絶縁膜を蒸着する工程(250℃以上の熱処理)、或い
は最終工程(400℃以上の熱処理)でコンタクト値が
更に上昇するという問題もあり、電子特性のばらつき、
遅延時間を大きくし、信頼性低下の原因となっていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点、
特に400℃以上という高温熱処理におけるコンタクト
値の上昇を解決し、優れたコンタクト特性を示す高速か
つ低消費電力の半導体装置を提供し、更に、該半導体装
置を利用した画像品質の高い液晶表示装置、光電交換装
置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】即ち本発明は、ITO薄
膜とSi領域との間に少なくともTa及びTa化合物よ
り選ばれる少なくとも一種よりなる層を設けたことを特
徴とする半導体装置である。
【0006】ここで、Ta化合物としては、Taを含有
する化合物であれば特に限定されないが、例えばTa
N、TaON、TaSi等が挙げられる。
【0007】本発明の半導体装置はガラス基板上に形成
しても良いし、Si基板上に形成しても良い。
【0008】特に、本発明の半導体装置を液晶表示装置
に適用する場合には、以下に示す方法により製造される
単結晶Si層を有する半導体基板を用いることにより、
液晶素子、液晶駆動回路及びその他の周辺駆動回路を同
時に同一基板上に作成することができ、好ましい。以
下、その方法につき説明する。
【0009】半導体基板の単結晶Si層は単結晶Si基
体を多孔質化した多孔質Si基体を用いて形成したもの
である。
【0010】この多孔質Si基体には、透過型電子顕微
鏡による観察によれば、平均約600Å程度の径の孔が
形成されており、その密度は単結晶Siに比べると、半
分以下になるにもかかわらず、その単結晶性は維持され
ており、多孔質層の上部へ単結晶Si層をエピタキシャ
ル成長させることも可能である。ただし、1000℃以
上では、内部の孔の再配列が起こり、増速エッチングの
特性が損なわれる。このため、Si層のエピタキシャル
成長には、分子線エピタキシャル成長法、プラズマCV
D法、熱CVD法、光CVD法、バイアス・スパッタ
法、液晶成長法等の低温成長が好適とされる。
【0011】ここでP型Siを多孔質化した後に単結晶
層をエピタキシャル成長させる方法について説明する。
【0012】先ず、Si単結晶基体を用意し、それをH
F溶液を用いた陽極化成法によって、多孔質化する。単
結晶Siの密度は2.33g/cm3 であるが、多孔質
Si基体の密度はHF溶液濃度を20〜50重量%に変
化させることで、0.6〜1.1g/cm3 に変化させ
ることができる。この多孔質層は下記の理由により、P
型Si基体に形成され易い。
【0013】多孔質Siは半導体の電解研磨の研究過程
において発見されたものであり、陽極化成におけるSi
の溶解反応において、HF溶液中のSiの陽極反応には
正孔が必要であり、その反応は、次のように示される。
【0014】 Si+2HF+(2−n)e+ →SiF2 +2H+ +ne- SiF2 +2HF→SiF4 +H2 SiF4 +2HF→H2 SiF6 又は、 Si+4HF+(4−λ)e+ →SiF4 +4H+ +λe- SiF4 +2HF→H2 SiF6 ここで、e+ 及び、e- はそれぞれ、正孔と電子を表し
ている。また、n及びλはそれぞれSi1原子が溶解す
るために必要な正孔の数であり、n>2又は、λ>4な
る条件が満たされた場合に多孔質Siが形成されるとし
ている。
【0015】以上のことから、正孔の存在するP型Si
は、多孔質化され易いと言える。
【0016】一方、高濃度N型Siも多孔質化されうる
ことが報告されているおり、従って、P型、N型の別に
こだわらずに多孔質化を行うことができる。
【0017】また、多孔質層はその内部に大量の空隙が
形成されているために、密度が半分以下に減少する。そ
の結果、体積に比べて表面積が飛躍的に増大するため、
その化学エッチング速度は、通常の単結晶層のエッチン
グ速度に比べて著しく増速される。
【0018】単結晶Siを陽極化成によって多孔質化す
る条件を以下に示す。尚、陽極化成によって形成する多
孔質Siの出発材料は、単結晶Siに限定されるもので
はなく、他の結晶構造のSiでも可能である。
【0019】 印加電圧: 2.6(V) 電流密度: 30(mA・cm-2) 陽極化成溶液: HF:H2 O:C25 OH=1:
1:1 時間: 2.4(時間) 多孔質Siの厚み: 300(μm) Porosity: 56(%) このようにして形成した多孔質化Si基体の上にSiを
エピタキシャル成長させて単結晶Si薄膜を形成する。
単結晶Si薄膜の厚さは好ましくは50μm以下、さら
に好ましくは20μm以下である。
【0020】次に上記単結晶Si薄膜表面を酸化した
後、最終的に基板を構成することになる基体を用意し、
単結晶Si表面の酸化膜と上記基体を貼り合わせる。或
いは新たに用意した単結晶Si基体の表面を酸化した
後、上記多孔質Si基体上の単結晶Si層と貼り合わせ
る。この酸化膜を基体と単結晶Si層の間に設ける理由
は、例えば基体としてガラスを用いた場合、Si活性層
の下地界面により発生する界面準位は上記ガラス界面に
比べて、酸化膜界面の方が準位を低くできるため、電子
デバイスの特性を、著しく向上させることができるため
である。さらに、後述する選択エッチングにより多孔質
Si気体をエッチング除去した単結晶Si薄膜のみを新
しい基体に貼り合わせても良い。貼り合わせはそれぞれ
の表面を洗浄後に室温で接触させるだけでファン デル
ワールス力で簡単には剥すことができない程充分に密
着しているが、これをさらに200〜900℃、好まし
くは600〜900℃の温度で窒素雰囲気下熱処理し完
全に貼り合わせる。
【0021】さらに、上記の貼り合わせた2枚の基体全
体にSi34 層をエッチング防止膜として堆積し、多
孔質Si基体の表面上のSi34 層のみを除去する。
このSi34 層の代わりにアピエゾンワックスを用い
ても良い。この後、多孔質Si基体を全部エッチング等
の手段で除去することにより薄膜単結晶Si層を有する
半導体基板が得られる。
【0022】この多孔質Si基体のみを無電解湿式エッ
チングする選択エッチング法についていて説明する。
【0023】結晶Siに対してはエッチング作用を持た
ず、多孔質Siのみを選択エッチング可能なエッチング
液としては、弗酸、フッ化アンモニウム(NH4 F)や
フッ化水素(HF)等バッファード弗酸、過酸化水素水
を加えた弗酸又はバッファード弗酸の混合液、アルコー
ルを加えた弗酸又はバッファード弗酸の混合液、過酸化
水素水とアルコールとを加えた弗酸又はバッファード弗
酸の混合液が好適に用いられる。これらの溶液に貼り合
わせた基板を湿潤させてエッチングを行う。エッチング
速度は弗酸、バッファード弗酸、過酸化水素水の溶液濃
度及び温度に依存する。過酸化水素水を添加することに
よって、Siの酸化を増速し、反応速度を無添加に比べ
て増速することが可能となり、さらに過酸化水素水の比
率を変えることにより、その反応速度を制御することが
できる。またアルコールを添加することにより、エッチ
ングによる反応生成気体の気泡を、瞬時にエッチング表
面から攪拌することなく除去でき、均一に且つ効率よく
多孔質Siをエッチングすることができる。
【0024】バッファード弗酸中のHF濃度は、エッチ
ング液に対して、好ましくは1〜95重量%、より好ま
しくは1〜85重量%、さらに好ましくは1〜70重量
%の範囲で設定され、バッファード弗酸中のNH4 F濃
度は、エッチング液に対して、好ましくは1〜95重量
%、より好ましくは5〜90重量%、さらに好ましくは
5〜80重量%の範囲で設定される。
【0025】HF濃度は、エッチング液に対して、好ま
しくは1〜95重量%、より好ましくは5〜90重量
%、さらに好ましくは5〜80重量%の範囲で設定され
る。
【0026】H22 濃度は、エッチング液に対して、
好ましくは1〜95重量%、より好ましくは5〜90重
量%、さらに好ましくは10〜80重量%で、且つ上記
過酸化水素水の効果を奏する範囲で設定される。
【0027】アルコール濃度は、エッチング液に対し
て、好ましくは80重量%、より好ましくは60重量%
以下、さらに好ましくは40重量%以下で、且つ上記ア
ルコールの効果を奏する範囲で設定される。
【0028】温度は、好ましくは0〜100℃、より好
ましくは5〜80℃、さらに好ましくは5〜60℃の範
囲で設定される。
【0029】本工程に用いられるアルコールはエチルア
ルコールの他、イソプロピルアルコールなど製造工程等
に実用上差し支えなく、さらに上記アルコール添加効果
を望むことのできるアルコールを用いることができる。
【0030】このようにして得られた半導体基板は、通
常のSiウエハーと同等な単結晶Si層が平坦にしかも
均一に薄層化されて基板全域に大面積に形成されてい
る。
【0031】この半導体基板の単結晶Si層を部分酸化
法或いは島状にエッチングすることにより分離し、不純
物をドープしてp或いはnチャネルトランジスタを形成
する。
【0032】
【実施例】以下、実施例により本発明を詳細に説明す
る。
【0033】(実施例1)図1は本実施例のコンタクト
構造の断面図である。図1において、上述した方法によ
り作成した半導体基板10上に絶縁膜11を介して単結
晶Si層にTFTが形成され、更に絶縁膜16を介して
ITO膜18が形成されている。12〜15はそれぞれ
TFTのチャンネル部、ゲート絶縁膜、ゲート電極、ソ
ース・ドレイン領域である。
【0034】本実施例においてはITO18中の酸素が
ソースドレイン領域15まで拡散しない様に、ソースド
レイン領域15とITO膜18の接触部にバリアメタル
としてTa層17を設けている。Ta層17を形成する
ことにより、ITO膜18に含まれる酸素が、後工程の
熱処理によってソース・ドレイン領域15まで移動し、
コンタクト特性を劣化することを防止できる。
【0035】以下、図2を用いて製造工程の概略を説明
する。
【0036】図2(a)に示す様に半導体基板20上に
絶縁膜21を介して単結晶シリコン層22を島状に形成
する。その後、ゲート絶縁膜23を形成する。
【0037】続いて、図2(b)に示す様に、ゲート電
極24を形成し、パターニング後、ゲート電極24をマ
スクとしてソース・ドレイン領域25をイオン注入、あ
るいはイオンドーピングにより形成した後、層間絶縁膜
26を形成する。
【0038】更に、図2(c)に示す様に、ソース・ド
レイン領域25にドライエッチングを用いてコンタクト
窓開けを行う。続いてCVD法、またはスパッタ法を用
いてTa層27を形成する。膜厚は500オングストロ
ーム以上であれば、酸素に対する阻止能は十分である
が、成膜方法等により粒径等が異なることにより100
0オングストローム以上が望ましい。
【0039】その後、このTa層27をパターニング
し、ITOを形成する。ITOはスパッタ法により形成
するのがよい。CVD法では、ITOの酸素含有量によ
り膜特性が変化するため、抵抗値の小さいITOを形成
するのは困難である。
【0040】ITOの成膜条件は、基板温度200℃、
ArとO2 (1%)の雰囲気中(1Pa)、300Wの
パワーでスパッタした。
【0041】(実施例2)Ta17をTaONまたはT
aNとした以外は実施例1と同様にして、コンタクト構
造を製造した。実施例1に比べコンタクト抵抗は更に低
減した。
【0042】(実施例3)図3は本実施例のコンタクト
構造の断面図である。コンタクトホールを開口した後、
Al19とTaN又はTaON17を連続でスパッタし
てパターニング後、ITO膜18を堆積した以外は実施
例1と同様である。
【0043】(実施例4)図4は本実施例のコンタクト
構造の断面図である。コンタクトホールを開口した後、
Al19とTaN又はTaON17を連続でスパッタし
てパターニング後、層間絶縁膜30を堆積し、スルーホ
ールを開口した後、ITO膜18を堆積した以外は実施
例1と同様である。
【0044】(実施例5)図5は本実施例のコンタクト
構造の断面図である。TFT102〜105をガラス基
板101上のポリシリコンで形成した以外は実施例1と
同様である。尚、TFT102〜105をガラス基板1
01上のアモルファスシリコンで形成しても問題はな
い。更に、実施例2〜4の態様を本実施例に応用可能な
ことは言うまでもない。
【0045】(実施例6)図6は本実施例のコンタクト
構造の断面図である。図6において、ガラス基板301
上にアモルファスシリコンTFT302〜305が形成
され、絶縁膜306を介してITO膜308が形成され
ている。302〜305はそれぞれTFTのチャンネル
層、ゲート絶縁膜、ゲート電極、ソース・ドレイン領域
である。
【0046】本実施例においても実施例1と同様に、ソ
ースドレイン領域305とITO膜308の接触部にバ
リアメタルとしてTa層307を設けている。
【0047】以下、図7を用いて製造工程の概略を説明
する。
【0048】図7(a)に示す様にガラス基板401に
バッファ層としてSiO2 膜400をスパッタ法により
堆積する。次にゲート電極404を形成し、パターニン
グする。
【0049】更に、図7(b)に示す様に、ゲート絶縁
膜403、チャネル層402、高濃度層を連続して成膜
し、高濃度層をパターニングして、ソース・ドレイン領
域405とする。
【0050】更に、図7(c)に示す様に、層間絶縁膜
406を形成した後、ソース・ドレイン領域405にド
ライエッチングを用いてコンタクトホールの開口を行
う。続いてCVD法、またはスパッタ法を用いてTa4
07を形成した後パターニングし、ITOを形成する。
ITOの形成条件は実施例1と同様である。
【0051】尚、本実施例においても、実施例2〜4の
態様を応用可能なことは言うまでもない。
【0052】(実施例7)上記の実施例1〜6のコンタ
クト構造を使用してムービー用ファインダに用いる液晶
ディスプレイ(EVF)及びプロジェクタ用として用い
る液晶ディスプレイ(PTV)を作成した。EVF、P
TVに本発明を用いることにより、応答特性、階調性が
向上する。
【0053】
【発明の効果】以上説明の様に、本発明によれば、40
0℃以上という高温熱処理を施してもコンタクト値が上
昇せず、良好かつ安定なコンタクト特性を有する半導体
装置を得ることができ、該半導体装置を適用することに
より、画像品質の高い液晶表示装置、光電交換装置を得
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1のコンタクト構造の断面図。
【図2】実施例1のコンタクト構造の概略工程図。
【図3】実施例3のコンタクト構造の断面図。
【図4】実施例4のコンタクト構造の断面図。
【図5】実施例5のコンタクト構造の断面図。
【図6】実施例6のコンタクト構造の断面図。
【図7】実施例6のコンタクト構造の概略工程図。
───────────────────────────────────────────────────── 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 29/784

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ITO薄膜とSi領域との間に、少なく
    ともTa及びTa化合物より選ばれる少なくとも一種よ
    りなる層を設けたことを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項2】 Ta及びTa化合物より選ばれる少なく
    とも一種よりなる層を、ITO薄膜と、ITO薄膜とS
    i領域との間に設けられたAl領域との間に設けたこと
    を特徴とする請求項1記載の半導体装置。
  3. 【請求項3】 ITO薄膜とSi領域との間に、少なく
    ともTa及びTa化合物より選ばれる少なくとも一種よ
    りなる層を設けたことを特徴とする液晶画像表示装置。
JP35855892A 1992-12-28 1992-12-28 半導体装置 Withdrawn JPH06204168A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1997043689A1 (en) * 1996-05-15 1997-11-20 Seiko Epson Corporation Thin film device having coating film, liquid crystal panel, electronic apparatus and method of manufacturing the thin film device
US6821553B2 (en) 1996-11-25 2004-11-23 Seiko Epson Corporation Method of manufacturing organic EL element, organic EL element, and organic EL display device

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