JPH0793443B2 - 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Info
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Description
(SRAM)及び液晶ディスプレー(LCD)に用いら
れる薄膜トランジスタ(thin film tran
sistor:以下、TFTという)の製造方法に関
し、特に、TFT上部にSOG(Spin−On−Gl
ass)膜をコーティングし、このSOG膜をO2 プラ
ズマに晒した後、大気中に一定時間露出させ、このSO
G膜の水素含量を増加した後、熱処理を施しSOG膜内
の水素をTFTのチャンネルポリシリコン層に浸透させ
る方法に関する。
シリコン層の水素含有量を増大させる方法は、水素ガス
を利用するプラズマ方法と、PECVD SiNを堆積
し熱処理を施してPECVD SiN薄膜内の水素をチ
ャンネルシリコン層内に浸透させる方法がある。
は、いずれも、十分な量の水素が、TFTのチャンネル
ポリシリコン層内に浸透しないという問題がある。
くなされたものであり、その目的は、TFTのチャンネ
ルポリシリコン層内に、十分に水素を含有させる薄膜ト
ランジスタの製造方法を提供することにある。
め、本発明にかかる薄膜トランジスタの製造方法は、金
属コンタクトパターンまで工程を終えたTFTの上部
に、所定の厚さのSOG膜をコーティングした後、この
SOG膜をO2 プラズマに晒し、SOG膜内の水素含量
を増加させる工程と、このSOG膜を熱処理する際、S
OG膜内の水素が外に逃げ出すのを抑えるためSOG膜
の上部に絶縁膜を堆積する工程と、一定温度で一定時間
の間熱処理を行い、SOG膜内の水素を下部のTFTの
チャンネルポリシリコン層へ浸透させる工程とを含むこ
とを特徴とする。
明の他の方法は、ポリシリコンよりなるソース電極、ド
レイン電極、及びチャンネルポリシリコン層を備えたT
FTの上部に、予定された厚さのSOG膜をコーティン
グする工程と、O2 プラズマの処理後に、SOG膜内の
水素が外に逃げ出すのを抑えるため、SOG膜の上部に
絶縁膜を堆積させる工程と、一定温度で一定時間の間熱
処理を行いSOG膜内の水素をチャンネルポリシリコン
層へ浸透させる工程とを含むことを特徴とする。
リコン層に水素の一定含量を増加すれば、チャンネルポ
リシリコン層のダングリング・ボンド(danglin
g bond)を低減し、TFTオフの際の漏れ電流を
低減し、又TFT動作の際の駆動電流を増加してTFT
の特性を向上させる。
しく説明する。
発明の第1の実施例によりTFTを製造する工程を表す
断面図である。以下、製造方法を工程順に説明する。
ン酸化膜などの下部絶縁膜(1)のの上部に、ポリシリ
コン等より成るソース電極(3)及びドレイン電極
(4)を形成するとともに、このソース電極(3)とド
レイン電極(4)との間にチャンネルポリシリコン層
(2)を形成する。そして、この上部にゲート絶縁膜
(5)を形成した後、さらにこの上にポリシリコン層よ
り成るゲート電極(6)を形成する。次に、例えばシリ
コン酸化膜などで層間絶縁膜(7)を形成した後、所定
の位置に金属パターン(8)を形成し、この金属パター
ン(8)と、その下部のソース電極(3)、ドレイン電
極(4)及びゲート電極(6)とをそれぞれコンタクト
させる。
(8)を保護するために、これらの上に絶縁膜(9)を
堆積させ、その上部に所定の厚さのSOG膜(10)を
コーティングする。次いで、このSOG膜(10)をO
2 プラズマ(11)に晒す。ここで、プラズマを発生す
る条件は、例えば圧力9torr,RF(radio freque
ncy )パワー500watt,温度300〜400℃と
する。この後、さらに大気中でSOG膜(10)を一定
時間、例えば1〜2時間露出させ、SOG膜(10)内
の水素含量を増加させる。
チャンネルポリシリコン層(2)の上部に形成される、
いわゆるトップ(TOP)ゲート構造に形成したが、ゲ
ート電極がチャンネルポリシリコン層(12)の下部に
形成される、いわゆるボトム(bottom)ゲート構
造にも形成できる。また、SOG膜(10)に水素が浸
透される原理は、SOG膜をO2 プラズマに晒すことに
より、酸素ラジカルがこのSOG膜内に浸透し、そのた
めSOG膜に存在するカーボン基、例えば、CH3 が酸
素ラジカルと反応してCO2 とHに変換され、SOG膜
の外に逃げ出す。そして、後の工程で、このSOG膜を
大気中に露出させれば、大気中のH2 がSOG膜内に浸
透し、空いているカーボン基の座にH基が吸着するもの
である。
(a)の工程の後、SOG膜(10)の上部に保護膜
(12)として、例えばシリコン酸化膜を堆積させる。
これにより、この後に施すSOG膜(10)の熱処理の
際に、SOG膜(10)内の水素が外に逃げ出すのを抑
えることができる。次いで、一定温度で一定時間の間、
熱処理を行い、SOG膜(10)内の水素をチャンネル
ポリシリコン層(2)に浸透させる。この際、SOG膜
(10)に含まれた水素は粒子が小さいため、前述した
熱処理工程によって、層間絶縁膜(7)と、ゲート電極
(6)を通過しチャンネルポリシリコン層(2)とに、
少量の水素が容易に浸透する。
(12)とSOG膜(10)を除去する。
ルポリシリコン層だけでなく他の電極にも水素が浸透す
るが、TFTの動作に影響を及ぼすのは、主にチャンネ
ルポリシリコン層である。
O2 プラズマに晒す例を示したが、O2 プラズマの代り
に、N2 Oプラズマ等、酸素原子を含むプラズマを用い
ることもできる。
(a)乃至図4(c)に示す。以下工程順に説明する。
膜(21)の上部にポリシリコン層より成るゲート電極
(22)を形成した後、この上部にゲート絶縁膜(2
3)を形成する。次いで、この上部にポリシリコン層よ
り成るソース電極(25)、ドレイン電極(26)及び
チャンネルポリシリコン層(24)をそれぞれ公知の技
術で形成する。次いで、この上部に所定の厚さのSOG
膜(27)をコーティングした後、このSOG膜(2
7)をO2 プラズマ(30)に晒す。そして、この後、
このSOG膜(27)を大気中に一定時間露出させ、S
OG膜(27)内の水素含量を増加させる。
(22)がチャンネルポリシリコン層(24)の下部に
形成される、いわゆるボトム(bottom)ゲート構
造に形成したが、ゲート電極(22)がチャンネルポリ
シリコン層(24)の上部に形成される、いわゆるトッ
プ(TOP)ゲート構造に形成することもできる。
膜(27)の上部に、保護膜(28)として、例えばシ
リコン酸化膜を堆積させる。これにより、この後に施す
SOG膜(27)の熱処理の際に、SOG膜(27)内
の水素が外に逃げ出すのを抑えることができる。次い
で、一定温度で一定時間の間、熱処理を行い、SOG膜
(27)内の水素をTFTのチャンネルポリシリコン層
(24)へ浸透させる。そして、図4(c)に示すよう
に、保護膜(28)とSOG膜(27)とを除去する。
プラズマを用いる例を示したが、O 2 プラズマに代り、
N2 Oプラズマ等、酸素原子を含むプラズマを用いるこ
ともできる。
れば、SOG膜とO2 プラズマとを利用し、チャンネル
ポリシリコン層に水素を浸透させることにより、TFT
オフの際、漏れ電流を低減することができ、TFTの動
作時に、駆動電流を増加させTFTの特性を向上させる
ことができる。
るTFTの製造工程を順に示す断面図である。
を示す断面図である。
の製造工程を示す断面図である。
製造工程を順に示す断面図である。
コン層、3,25…ソース電極、4,26…ドレイン電
極、5,23…ゲート絶縁膜、7…層間絶縁膜、8…金
属パターン、9…絶縁膜、10,27…SOG(Spi
n−On−Glass)膜、11,30…O2 プラズ
マ、12,28…保護膜。
Claims (9)
- 【請求項1】 薄膜トランジスタの製造方法において、 ソース、ドレイン及びチャンネルを備えた薄膜トランジ
スタを形成し、この上部に層間絶縁膜を形成する工程
と、 前記薄膜トランジスタのソース、ドレイン及びゲート電
極にそれぞれコンタクトする金属パターンを形成する工
程と、 前記薄膜トランジスタ上部に絶縁膜を形成する工程と、 前記絶縁膜の上部に予定された厚さのSOG膜をコーテ
ィングする工程と、 前記SOG膜をO2 プラズマに晒す工程と、 前記SOG膜を大気中に露出し、前記SOG膜内の水素
含量を増加させる工程と、 前記SOG膜上部に保護膜を堆積する工程と、 熱処理を行い、前記SOG膜内の水素を下部に有する薄
膜トランジスタのチャンネルポリシリコン層に浸透させ
る工程とを含むことを特徴とする薄膜トランジスタの製
造方法。 - 【請求項2】 前記O2 プラズマに代り、N2 Oプラズ
マ等、酸素原子を含むプラズマを利用する請求項1記載
の薄膜トランジスタの製造方法。 - 【請求項3】 前記薄膜トランジスタの構造は、ゲート
電極がチャンネルポリシリコン層の上部に形成されるト
ップ(TOP)ゲート構造を含む請求項1記載の薄膜ト
ランジスタの製造方法。 - 【請求項4】 前記薄膜トランジスタの構造は、ゲート
電極がチャンネルポリシリコン層の下部に形成されるボ
トム(bottom)ゲート構造を含む請求項1記載の
薄膜トランジスタの製造方法。 - 【請求項5】 薄膜トランジスタの製造方法において、 下部絶縁膜の上部にゲート電極、ゲート絶縁膜、ソース
電極、ドレイン電極及びチャンネルポリシリコン層を備
える薄膜トランジスタを形成する工程と、 前記薄膜トランジスタの上部にSOG膜をコーティング
する工程と、 前記SOG膜をO2 プラズマに晒し、大気中に露出して
前記SOG膜内の水素含量を増加させる工程と、 前記SOG膜の上部に保護膜を形成する工程と、 熱処理を施し、前記SOG膜内の水素を前記薄膜トラン
ジスタのチャンネルポリシリコン層へ浸透させる工程と
を含む薄膜トランジスタの製造方法。 - 【請求項6】 前記O2 プラズマに代りに、H2 Oプラ
ズマ等、酸素原子を含むプラズマを利用する請求項5記
載の薄膜トランジスタの製造方法。 - 【請求項7】 前記保護膜は、シリコン酸化膜を含む請
求項5記載の薄膜トランジスタの製造方法。 - 【請求項8】 前記薄膜トランジスタの構造は、ゲート
電極がチャンネルポリシリコン層の上部に形成されるト
ップ(TOP)ゲートを含む請求項5記載の薄膜トラン
ジスタの製造方法。 - 【請求項9】 前記薄膜トランジスタの構造は、ゲート
電極がチャンネルポリシリコン層の下部に形成されるボ
トム(bottom)ゲート構造を含む請求項5記載の
薄膜トランジスタの製造方法。
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