JPH0677250A - 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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JPH0677250A
JPH0677250A JP22552892A JP22552892A JPH0677250A JP H0677250 A JPH0677250 A JP H0677250A JP 22552892 A JP22552892 A JP 22552892A JP 22552892 A JP22552892 A JP 22552892A JP H0677250 A JPH0677250 A JP H0677250A
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】 本発明は半導体装置の製造方法に関し、大面
積の低温用のガラス基板上の非単結晶半導体層上にTF
Tを形成するのに適したアニール法の改善を目的とす
る。 【構成】 ガラス基板1−1上の非単結晶半導体層1−
2上の、TFT形成部1−3に局部的に誘磁率の大きい
膜を被覆して交流電流の誘導加熱によってTFT形成部
のみをアニールすることによって構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は薄膜トランジスタ(Th
in Film Transistor以下TFTとい
う)の製造方法に係り、特に低温用のガラス基板上に低
温プロセスでTFTを形成するためのアルール法の改善
に関する。
【0002】
【従来の技術】例えばファクシミリのサーマルヘッド、
液晶ディスプレイ等に用いるTFTは通常石英基板ある
いはガラス基板上に形成した多結晶シリコン、アモルフ
ァスシリコン等の非単結晶半導体層に形成される。
【0003】石英基板上に形成されるTFTは900℃
以上の高温プロセスで形成されるが、石英基板は非常に
高価であり、その結果TFTのコストが高くなる。それ
故、従来のTFTは耐高温性のガラス基板上に形成され
ているが、このようなガラス基板も高価である。
【0004】その上ガラス基板上に形成されるTFTは
その全工程を500℃以下の低温で形成する必要があ
る。即ち、ガラス基板上に非単結晶層を形成する工程
や、該非単結晶層を活性化するためのアニール工程や、
TFTのソース・ドレイン領域形成のためのイオン注入
後のアニール工程もすべて600℃以下の低温で行われ
なければならない。
【0005】従来、例えばガラス基板上にシランガスを
用いたプラズマCVD法により成長させたアモルファス
シリコン層を活性化する方法として、(1)低温で長時
間アニールする長時間アニール法と(2)レーザーアニ
ール法が用いられている。
【0006】(1) 長時間アニール法( サーマルアニール
法) は、例えば550℃〜600℃の低温の窒素雰囲気
中で8時間〜56時間加熱して、アモルファスシリコン
層を活性化するものである。
【0007】(2) レーザーアニール法はアモルファスシ
リコン層へのレーザー線照射によってこれを活性化する
方法であり、移動度の高いTFTが得られる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ところが、(1)前
記、長時間アニール法では、ガラス基板として例えばコ
ーニング社製の7059(商品名)ガラス基板の如き、
低温用の大面積ガラス基板を用い、その上に成長させた
アモルファスシリコン層に前記550℃〜600℃の低
温アニールを行うと、長時間アニールすることにより該
ガラス基板に縮みが起る。従って、前記の如き低温用ガ
ラス基板にこの長時間アニール法は用いることが出来な
いという問題点がある。
【0009】(2)レーザーアニール法で活性化を行う
ためには、大面積のガラス基板上のアモルファスシリコ
ン層のTFT形成部にのみ、選択的にレーザービームを
照射する。また、レーザービームはある程度収束させな
いと加熱できないので、レーザービームをしぼってガラ
ス基板上をスキャンする。そのため照射ムラを生じ易
く、特に大面積の基板に沢山のTFTを形成する場合、
特性の均一なTFTを得ることが困難であるという問題
点がある。
【0010】従って、本発明の目的は、大面積で且つ低
温用ガラス基板上の非単結晶半導体層中にTFTを形成
する際、該ガラス基板上に均一な特性のTFTを形成す
ることのできるアニール法を提供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明者は、鋭意研究の結果、低温用の大面積のガ
ラス基板上の非単結晶半導体層のアニール法として、局
的な誘導加熱を用いることがよいことを見出した。
【0012】即ち、低温用のガラス基板上に成長させた
非単結晶半導体層のTFT形成部に、Ni、Ta、W、
Mo、Fe、Co、Cr等の高融点金属、またはそのシ
リサイド、カーボン等から成る膜を選択的に被覆して、
高周波電流により誘導加熱を行い局部発熱を生じさせ
る。これにより大面積のガラス基板上の非単結晶半導体
層中のTFT形成部にのみ局部的にアニールを行うもの
である。
【0013】
【作用】TFT形成部にのみ前記高融点金属、またはそ
のシリサイド、カーボン等の膜を被覆して誘導加熱でア
ニールするので、ガラス基板全体が加熱されず、加熱が
局部的になる。従って低温用のガラスを基板として使用
できる。
【0014】
【実施例】本発明の一実施例を図1〜図3によって説明
する。図1は本発明の薄膜トランジスタの製造方法に用
いる誘導加熱アニール装置の概略構成図である。図1
(a)は誘導加熱アニール装置の概略構成説明図、図1
(b)はアニールが行われる基板の部分的断面拡大図、
図1(c)は図1(a)の誘導加熱アニール装置の概略
説明図である。図2はアニールされる基板の概略平面
図、図3は本発明によるTFTの製造工程説明図であ
る。
【0015】図1、図2において、1はアニールが行わ
れる基板であって、低温用のガラス基板1−1上に非単
結晶半導体層1−2を成長させたものである。この非単
結晶半導体層1−2には局部的にTFT形成部1−3、
・・・が存在する。
【0016】2はアニールされる基板1を保持するホー
ルダーで、例えば石英で作られる。3は誘導加熱コイ
ル、4は高周波電源を示す。本発明の薄膜トランジスタ
の製造方法で使用するアニール法は、一般に非単結晶半
導体層中にTFTを形成する場合に2回必要なアニール
工程の両方に用いることができる。
【0017】即ち、1回目はガラス基板上の非単結晶半
導体層であるアモルファスシリコン層を活性化するため
のアニール工程であり、2回目はTFTのソース・ドレ
イン領域へのドーパントイオン注入後のドーパントの活
性化のためのアニール工程である。
【0018】このアニール法を用いた本発明の薄膜トラ
ンジスタの製造方法の一実施例を示す。 (1) まず、ガラス基板1−1上に非単結晶半導体層とし
てアモルファスシリコン層を成長させる。この場合、ガ
ラス基板として、例えばコーニング社製7059(商品
名)ガラスを用い、大きさは30cm×30cmであ
る。また、アモルファスシリコン層は、例えばジシラン
(Si2 6 )ガスを用いた減圧CVD法によって成長
させる。
【0019】(2) アモルファスシリコン層の表面全域に
スパッタリングによってSiO2 膜から成るバリヤ層を
形成する。このバリア層は次工程で形成する誘磁率の大
きい膜の成分がアニール工程中にアモルファスシリコン
層中に拡散することを防止するためである。
【0020】(3) 次にこのガラス基板1−1上のアモル
ファスシリコン層1−2のTFTを形成するブロック、
即ちTFT形成部1−3、・・・上に選択的に誘磁率の
大きい材料、例えばFeから成る膜を被覆する。
【0021】これは、SiO2 膜からなるバリヤ層を有
するアモルファスシリコン層1−2上全面にFeのター
ゲットを用いたDCスパッタリングによりFe膜を被覆
する。その後、TFT形成部1−3のみにこのFe膜を
残すため、フォトレジストによりパターニングして、エ
ッチング処理を行う。このときエッチング液として例え
ば塩酸水を使用する。このようにしてTFTを形成する
TFT形成部1−3のみ選択的にFe膜を被覆すること
ができる。
【0022】(4) 次に、このFe膜を局部的に被覆した
基板1を図1(a)、(c)に示す如く、ホールダー2
の上に載置する。このホールダー2の上部には、基板1
全体を一度に加熱出来る大きさの誘導加熱コイル3が配
置されている。誘導加熱コイル3に高周波電源4より、
例えば500KHz、5KWの電力を10分間通電し、
加熱する。
【0023】(5) これにより、ガラス基板1−1に成長
したアモルファスシリコン層1−2の内、Fe膜が選択
的に被覆されたTFT形成部1−3、・・・のみ選択的
に加熱され、この部分のアモルファスシリコン層のアニ
ールが行われ活性化されたTFT形成部1−3′とな
る。
【0024】このとき加熱温度は700℃程度まで誘導
加熱されるが、これはTFT形成部1−3、・・・のみ
の局部的加熱であるため、ガラス基板全体の縮みはほと
んどみられない。
【0025】(6) その後、エッチング液として塩酸水を
使用して、Fe膜をエッチング除去し、表面にバリヤ層
として用いたSiO2 膜を有する、活性化されたTFT
形成部1−3′とアモルファスシリコン層部分1−2か
らなるシリコン層を得る。
【0026】このガラス基板上の活性シリコン層部分、
即ち前記活性化したTFT形成部1−3′、・・・に後
述する工程によりTFTを形成する。TFTの製造工程
の一例を図3によって説明する。
【0027】図3はガラス基板1−1上の活性化処理を
すませた活性シリコン層中に1個のCMOSTFTを形
成する製造工程説明図である。 図3(a)に示す如く、ガラス基板1−1上の活性化
されたTFT形成部1−3′上のSiO2 膜33(これ
は前記アニール工程において、バリヤ層として用いた)
をパターニングしてチャンネル部を開孔する。なお図3
に示すTFT形成1−3′は、前記活性化されたTFT
形成部1−3′に相当するものである。
【0028】図3(b)に示す如くゲート酸化膜34
とゲート電極35を形成するため、図3(a)に示す状
態において、先ずゲート酸化膜用SiO2 膜をスパッタ
リングにより形成後、ゲート電極用のアモルファスシリ
コン層を形成する。それからレジストを用いた2段階の
エッチングにより、ゲート電極のパターニングを行う。
このようにしてゲート酸化膜34、ゲート電極35が構
成される。
【0029】図3(c)に示す如く、イオン打込み用
のマスクとして、一方のチャンネル開孔部にレジスト3
6を形成し、レジストのない開孔部に例えばリン(P)
イオンをドープする。
【0030】図3(d)に示す如く、前記レジスト3
6を剥離し、第2のイオン打込みのためのマスク用レジ
スト37を形成し、開孔部に例えばホウ素(B)イオン
をドープし、CMOSFETを形成する。
【0031】次に、レジスト37を剥離後、ドーパン
トの活性化とゲート電極のアモルファスシリコン層35
のポリシリコン化のためにアニール処理を行う。このア
ニール処理も前記と同様に、後述するの手法によりF
e膜を部分被覆し、誘導加熱する局部的加熱手法によっ
て行う。
【0032】図3(e)に示す如く、スパッタリング
によってバリヤ層となるSiO2 膜38とFRスパッタ
リングによってFe膜39を被覆する。その後、このF
e膜にフォトレジストにより選択エッチングを行って、
TFT形成部1−3′のみ選択的にFe膜39を被覆す
る。このFe膜39を被覆した基板全体を図1(a)、
(c)に示す如きアニール装置に載置してアニール処理
を行う。
【0033】図3(f)に示す如く、アニール処理
後、前記Fe膜39をエッチングによって除去後、例え
ばH2 雰囲気中で400℃、30分間加熱して水素化を
行い、チャンネル層を含む半導体層の欠陥準位を減小さ
せる。
【0034】この後、バリヤ層として用いた前記Si
2 膜38を層間絶縁膜として用いて所定の位置にコン
タクトホールを形成し、電極用のアルミニウム膜を成膜
する。このアルミニウム膜をパターニングして、ガラス
基板1−1上の非単結晶半導体層1−2中のTFT形成
部1−3′、・・・にCMOSTFTを完成する。
【0035】このような製造方法により、例えばコーニ
ング社製7059(商品名)のガラス基板1−1上のア
モルファスシリコン層1−2に、低温プロセスでTFT
を形成し、その特性のバラツキを測定したところ、チャ
ンネル移動度60cm2 /V・secで±20%、閾値
電圧Vth5Vで±10%のそれぞれのバラツキを持つ
TFT群を得ることができた。なおこれらのバラツキは
十分実用に耐える範囲である。
【0036】また上記ガラス基板1−1の縮みも30c
mにつき5μm以下であり、ほとんどみられなかった。
本発明の前記実施例等の説明において、アニール処理に
おけるバリヤ層としてSiO2 膜を用いた例について説
明したが、本発明はこれに限定されるものでばなく、S
3 4 等他の絶縁膜も用いることが出来る。
【0037】また、誘導加熱を局部的に遂行するために
被覆する膜として前記実施例ではFeを用いた例につい
て説明したが、本発明はこれに限られず、他の高融点金
属(Ni、Ta、W、Mo、Co、Cr等)又はそのシ
リサイド、カーボン等を用いることができる。
【0038】つまり誘導加熱における電流の浸透深さt
は、次式で表される。
【0039】
【数1】
【0040】これにより明らかなようにカーボンのよう
な比透磁率の小さいものでも使用できることがわかる。
この場合、TaはFeと同様にスパッタリングや蒸着に
より被覆できるが、この時の反応ガスはDCスパッタリ
ング用い、圧力はTaのターゲットと同じアルゴン圧で
10mm Torr、5000Å位の厚さに形成する。
Taのパターニングには、エッチング液としてフッ硝酸
を用いる。
【0041】またCを用いる場合、プラズマCVD法を
用いてC膜を被着するが、この時の使用ガスはメタンで
あり、圧力0.2Torrで1μm位の厚さに形成す
る。パターニングはドライエッチングで酸素プラズマで
行う。
【0042】なおガラス基板としてコーニング社製のも
のを使用した例について説明したが、本発明は勿論これ
のみに限定されるものではない。更に、誘導加熱するた
めの高周波電流の周波数として500KHzの例につい
て説明したが、本発明は1KHz〜13.56MHzの
範囲で有効である。また誘導加熱コイルをホルダーの上
方に配置した例について説明したが勿論これに限定され
るものではなく、下方に配置してもよい。
【0043】
【発明の効果】本発明のTFTの製造方法においては、
アニールの方法としてTFT形成部にのみ誘磁率の大き
い膜を被覆して高周波電流による誘導加熱を用いるの
で、アニール工程でガラス基板の全面を長時間アニール
することがない。
【0044】従って、非単結晶半導体層を形成するガラ
ス基板として、低温用ガラス基板を用いることができ
る。その上誘導加熱処理は、ガラス基板全面に同時に行
うので、大面積基板上に沢山のTFTを形成する場合に
も、特性の均一なTFTを形成することが出来る。
【0045】このように本発明のTFTの製造方法は、
例えばサーマルヘッドや、大面積の液晶ディスプレイ等
に用いるTFTの製造方法として大変有用である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のTFTの製造方法で用いるアニール装
置の要部概略説明図である。
【図2】アニールされる基板の説明図である。
【図3】TFTの製造工程説明図である。
【符号の説明】
1 基板 1−1 ガラス基板 1−2 非単結晶半導体層 1−3 TFT形成部 2 ホールダー 3 誘導加熱コイル 4 高周波電源

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ガラス基板上に形成した非単結晶半導体
    層中に形成する薄膜トランジスタの製造方法において、
    非単結晶半導体層上の少なくとも、薄膜トランジスタ形
    成部に高融点金属またはそのシリサイド、カーボン膜を
    部分的に被覆し、この非単結晶半導体層を有するガラス
    基板に部分的誘導加熱によって、アニールを行うことを
    特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
  2. 【請求項2】 前記高融点金属として、Ni、Ta、
    W、Mo、Fe、Co、Crの少なくとも1つを使用す
    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。
  3. 【請求項3】 前記誘導加熱として高周波誘導加熱を行
    う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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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20010037356A (ko) * 1999-10-15 2001-05-07 서용운 유도전류에 의한 부도체 기판상 도전박막의 선택적 가열 방법
JP2002343946A (ja) * 2001-03-16 2002-11-29 Canon Inc 半導体膜及びその製造方法
WO2006098513A1 (ja) * 2005-03-18 2006-09-21 National University Corporation Tokyo University Of Agriculture And Technology 熱処理方法及び半導体の結晶化方法
JP2011054788A (ja) * 2009-09-02 2011-03-17 Toyota Motor Corp 半導体素子、半導体モジュール及びそれらの製造方法

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