JPH06252402A - 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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JPH06252402A
JPH06252402A JP3370893A JP3370893A JPH06252402A JP H06252402 A JPH06252402 A JP H06252402A JP 3370893 A JP3370893 A JP 3370893A JP 3370893 A JP3370893 A JP 3370893A JP H06252402 A JPH06252402 A JP H06252402A
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JP
Japan
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thin film
conductive thin
gate electrode
semiconductor layer
film
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Withdrawn
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JP3370893A
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English (en)
Inventor
Yohei Seguchi
洋平 瀬口
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 半導体層へのイオン注入時の静電破壊・異常
放電を防止でき、環境汚染防止・プロセスの簡略化を実
現すると共に、ゲート電極の酸化を必要とせず、ゲート
電極とイオン注入領域とをセルフアライン化できる薄膜
トランジスタを製造方法を提供する。 【構成】 基板1上に半導体層2を形成し、その上にゲ
ート絶縁膜3を形成する。そのゲート絶縁膜3の上に、
下層導電性薄膜4と、下層導電性薄膜と異なる材料から
なる上層導電性薄膜5とを積層形成して、上層導電性薄
膜のみを選択的にパターニングして上層ゲート電極5を
形成する。下層導電性薄膜4上に、半導体層2上方部分
を開口させてマスク7を形成して、不純物イオンを注入
する。このことにより、半導体層2に高濃度不純物領域
8が形成される。その後、下層導電性薄膜4をパターニ
ングして下層ゲート電極4とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置などの半
導体装置に用いられる薄膜トランジスタ(以下TFTと
称する)の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】上述の半導体装置の製造においては、半
導体層に不純物を注入する方法としてイオン注入法が従
来から広く用いられている。この際、陽性イオン(11
+31+など)の注入による陽性電荷の蓄積を緩和する
為に、イオン注入時に電子ビームを同時に照射する方法
が一般に用いられている。しかし、絶縁性基板の場合に
は、電子ビームを照射すると、注入マスクとして形成さ
れるレジスト膜と基板との間に電位差が生じ易く、ゲー
ト絶縁膜の静電破壊や異常放電を起こす原因となる。こ
れらの問題を防止するため、以下のように注入マスクの
下または上に導電性膜を設け、電荷をウェハー支持板に
逃がす方法が知られている。
【0003】第1の方法:基本的な原理を示すものであ
る:まず、図2(a)に示すように、石英基板21上に
形成されたポリシリコン半導体層22上に、導電性薄膜
23および注入マスク24を積層する。次に、図2
(b)に示すように、注入マスク24にイオン注入のた
めの開口部を形成し、開口部の導電性薄膜23を除去し
てイオン注入を行う。このことにより、図2(c)に示
すように、半導体層22に高濃度不純物注入領域25が
形成される。その後、導電性薄膜23を除去する。
【0004】第2の方法:第1の方法をTFTの製造工
程に適用したものである:まず、図3(a)に示すよう
に、絶縁性基板31上に形成されたポリシリコン半導体
層32の上に、ゲート絶縁膜33およびゲート電極34
を形成する。次に、図3(b)に示すように、ゲート電
極34を覆って導電性薄膜35を形成し、その上に注入
マスク36を形成する。その後、図3(c)に示すよう
に、導電性薄膜35にイオン注入のための開口部を設け
て、イオン注入を行う。このことにより、半導体層32
に高濃度不純物注入領域37を形成される。その後、導
電性薄膜35を除去する。
【0005】第3の方法:ゲート電極材料層を一部残し
てイオン注入を行い、これを絶縁膜化する方法である:
まず、図4(a)に示すように、絶縁性基板41上に形
成されたポリシリコン半導体層42の上に、ゲート絶縁
膜43、ゲート電極材料層44aおよびレジスト膜45
を形成する。次に、図4(b)に示すように、ゲート電
極材料層44aを一部を残して除去し、その上に、図4
(c)に示すように、注入マスク46を形成する。その
状態の基板にイオン注入を行って半導体層42に不純物
注入領域47を形成し、ゲート電極材料層44aを酸化
してゲート電極44および絶縁膜48を形成する。
【0006】第4の方法:注入マスクを形成した後、そ
の上に導電性有機材料をコーティングして、イオン注入
を行う方法である。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上述した第1〜第4の
帯電防止方法においては、以下に示すような問題点があ
る。
【0008】(1)第1の方法による場合には、ゲート
電極と不純物注入領域とのセルフアライン化ができない
ので、微細加工には不向きである。
【0009】(2)第2の方法による場合には、導電性
薄膜の形成工程、イオン注入のための開口部の形成工
程、導電性薄膜の除去工程が必要であり、製造プロセス
が繁雑となる。
【0010】(3)第3の方法による場合には、イオン
注入後にゲート電極材料層の酸化を行う際に、ゲート電
極部分まで酸化されてしまう虞れがある。
【0011】(4)第4の方法による場合には、有機材
料を用いているので、イオン注入時に発生する熱により
残留溶剤が蒸発して真空度が低下し、または、環境汚染
問題が起こる虞れがある。
【0012】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであり、半導体層へのイオン注入時の静電破
壊や異常放電を防止すると共に、ゲート電極と不純物注
入領域とのセルフアライン化を行うことができ、製造プ
ロセスの簡略化を図れ、ゲート電極の酸化が生じず、残
留溶剤の蒸発による真空度の低下や環境汚染問題が生じ
ない薄膜トランジスタの製造方法を提供することを目的
とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明の薄膜トランジス
タの製造方法は、不純物が高濃度に注入されたソース領
域およびドレイン領域を有する半導体層の上に、間にゲ
ート絶縁膜を介して2層構造のゲート電極が形成された
薄膜トランジスタの製造方法であって、該基板上に半導
体層を形成する工程と、該半導体層の上にゲート絶縁膜
を形成する工程と、該ゲート絶縁膜の上に、下層ゲート
電極用の下層導電性薄膜と、上層ゲート電極用の上層導
電性薄膜とをこの順に形成する工程と、該上層導電性薄
膜をパターニングして上層ゲート電極を形成する工程
と、該下層導電性薄膜上に、一部開口を有するマスクを
形成して、該ソース領域およびドレイン領域となる部分
に不純物の注入を行う工程と、該下層導電性薄膜をパタ
ーニングして下層ゲート電極を形成する工程とを含み、
そのことにより上記目的が達成される。
【0014】
【作用】本発明においては、ゲート絶縁膜の上に下層導
電性薄膜と、下層導電性薄膜と異なる材料からなる上層
導電性薄膜とを積層形成して2層構造の導電性薄膜を形
成している。上層導電性薄膜のみを選択的にパターニン
グして上層ゲート電極を形成し、半導体層に不純物イオ
ンを注入すると、上層ゲート電極の遮蔽効果によりゲー
ト電極領域と不純物注入領域とのセルフアライン化が実
現できる。注入マスクとして形成されるレジスト膜の下
には下層導電性薄膜が形成されているので、静電破壊や
異常放電を防ぐことができる。この下層導電性薄膜はパ
ターニングにより下層ゲート電極とされる。不純物注入
後に、導電性薄膜を除去する必要がなく、ゲート電極を
酸化して絶縁膜を形成する必要もないので、プロセスの
簡略化を図ると共に、ゲート電極パターンを制御性よく
形成することができる。さらに、有機材料および溶剤を
用いる必要がない。
【0015】
【実施例】以下に図面を参照しながら本発明の実施例に
ついて説明する。
【0016】図1(a)〜(d)に、本実施例の薄膜ト
ランジスタの製造工程を示す。
【0017】まず、図1(a)に示すように、半導体基
板または透明絶縁性基板1上に、厚み1000オングス
トロームの多結晶Siからなる半導体層2を形成する。
【0018】次に、半導体層2を覆うようにして、厚み
800オングストロームのCVDSiO2膜を形成しゲ
ート絶縁膜3とする。その上に、被エッチング耐性の異
なる2層の導電性薄膜4a、5aを積層する。本実施例
では、下層導電性薄膜4aとして厚み2000オングス
トロームの多結晶Si膜、上層導電性薄膜5aとして厚
み2000オングストロームのWSi膜を積層した。こ
の時、多結晶Si膜4aには、約900℃でリンの熱拡
散を行った。
【0019】その後、通常のフォトリソグラフィー技術
によりWSi膜5a上にレジスト膜6を形成し、図1
(b)に示すように、通常のドライエッチング技術によ
りWSi膜5aのみを選択的にパターニングして上層ゲ
ート電極5を形成する。この時のエッチング条件は、例
えば、Cl2/He−O2=30/20SCCM、Power
=120W、Press=20mTorrとすることが
できる。
【0020】レジスト膜6を除去した後、図1(c)に
示すように、イオン注入領域を開口させて、レジスト膜
7を形成する。そして、イオン注入装置を用いてリンを
加速電圧100keV、不純物密度1×1015/cm2
注入して、半導体層2に高濃度不純物注入領域8を形成
する。
【0021】図1(d)に示すように、レジスト膜7を
除去した後、ドライエッチング技術により多結晶Si膜
4aをパターニングして下層ゲート電極4を形成する。
この時のエッチング条件は、例えば、マグネトロン方式
のエッチャーを用いた場合には、HBr/Cl2/He
−O2=60/50/6sccm、Power=150
W、Press=100mTorrが適している。
【0022】以上により、薄膜トランジスタ作製におけ
る主要工程が完了する。さらに、ゲート電極4、5を覆
うようにして層間絶縁膜を形成し、ゲート絶縁膜3およ
び層間絶縁膜の所定部分を除去して、高濃度不純物注入
領域8に達するようにコンタクトホールを形成する。そ
して、不純物注入領域に通じるソース電極およびドレイ
ン電極を形成して、TFTが完成する。
【0023】本実施例においては、上層ゲート電極5の
遮蔽効果によりゲート電極と高濃度不純物注入領域8と
のセルフアライン化を行うことができた。また、下層導
電性薄膜4aがレジスト膜7の下に形成されているの
で、静電破壊や異常放電を防止することができた。この
下層導電性薄膜4aをパターニングして下層ゲート電極
4としたので、導電性薄膜の除去工程が不要となり、製
造プロセスの簡略化を図れた。また、上層導電性薄膜と
下層導電性薄膜とは異なる材料からなっており、別々に
パターニングすることができる。よって、導電性薄膜を
酸化して絶縁膜を形成する必要がなく、ゲート電極のパ
ターンを崩すことなく形成することができた。さらに、
有機材料を用いていないので、残留溶剤の蒸発による真
空度の低下や環境汚染問題も生じなかった。
【0024】以上、本発明の実施例について、具体的に
説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものでは
なく、各種の変形が可能である。上層導電性薄膜および
下層導電性薄膜は、WSiおよび多結晶Si以外でも、
上層および下層で被エッチング耐性の異なる材料であれ
ば、いずれも用いることができる。
【0025】また、本発明より得られるTFTは、液晶
表示装置用のアクティブマトリクス基板、密着型イメー
ジセンサー、ドライバー内蔵型サーマルヘッド、有機系
ELなどを発光素子としたドライバー内蔵型の光書き込
み素子や表示素子、三次元ICなどの半導体装置など、
種々のものに適用することができる。
【0026】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、静電破壊や異常放電を防止すると共に、ゲー
ト電極と不純物注入領域とのセルフアライン化を行うこ
とができる。また、製造プロセスの簡略化を図れ、ゲー
ト電極の酸化が生じない。よって、良好な特性および信
頼性を有するTFTを歩留りよく得ることができる。さ
らに、有機材料を用いていないので、残留溶剤の蒸発に
よる真空度の低下や環境汚染問題も生じなかった。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例の製造工程を示す断面図であ
る。
【図2】従来の薄膜トランジスタの製造工程を示す断面
図である。
【図3】従来の薄膜トランジスタの製造工程を示す断面
図である。
【図4】従来の薄膜トランジスタの製造工程を示す断面
図である。
【符号の説明】
1 基板 2 半導体層 3 ゲート絶縁膜 4 下層ゲート電極 5 上層ゲート電極 6 レジスト膜(上層ゲート電極形成用) 7 レジスト膜(注入マスク) 8 不純物注入領域

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 不純物が高濃度に注入されたソース領域
    およびドレイン領域を有する半導体層の上に、間にゲー
    ト絶縁膜を介して2層構造のゲート電極が形成された薄
    膜トランジスタの製造方法であって、 該基板上に半導体層を形成する工程と、 該半導体層の上にゲート絶縁膜を形成する工程と、 該ゲート絶縁膜の上に、下層ゲート電極用の下層導電性
    薄膜と、上層ゲート電極用の上層導電性薄膜とをこの順
    に形成する工程と、 該上層導電性薄膜をパターニングして上層ゲート電極を
    形成する工程と、 該下層導電性薄膜上に、一部開口を有するマスクを形成
    して、該ソース領域およびドレイン領域となる部分に不
    純物の注入を行う工程と、 該下層導電性薄膜をパターニングして下層ゲート電極を
    形成する工程と、 を含む薄膜トランジスタの製造方法。
JP3370893A 1993-02-23 1993-02-23 薄膜トランジスタの製造方法 Withdrawn JPH06252402A (ja)

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