JPH08264800A - 半導体装置の作製方法 - Google Patents
半導体装置の作製方法Info
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Abstract
性を高めるために、加熱された水素雰囲気中での加熱処
理を行う。この際、水素を加熱されたニッケル材料に触
れさせることにより、活性水素を発生させる。例えば、
ニッケル材料で内面が覆われた配管102をヒーター1
04で加熱し、その内部に水素ガスを流すことによっ
て、活性水素を生成し、試料107に対してアニールを
行う。
Description
体装置の信頼性を向上させる技術に関する。
いて、水素雰囲気中での熱処理を行い、作製される半導
体装置の信頼性を向上させる技術が知られている。特
に、非晶質珪素や多結晶珪素を用いた半導体装置では、
この効果が大きい。これは、非晶質または多結晶という
ような結晶状態に原因がある。即ち、これらの結晶状態
においては、不対結合手が高い密度で存在し、それらト
ラップ準位を形成するので、水素による終端化(ターミ
ネイト)が大きな効果を呈するからである。
が注目されている。特に多結晶珪素薄膜を用いた薄膜ト
ランジスタは注目されている。この多結晶珪素薄膜を用
いた薄膜トランジスタの応用分野は、現在のところ主に
アクティブマトリクス型の液晶表示装置である。
スタの作製工程においては、その特性の向上と信頼性の
向上のために最終工程において、水素雰囲気中での加熱
処理が行われる。このような技術に関しては、特開平4
─355924号公報に記載されている。この技術によ
ればMOS型の薄膜トランジスタのゲイト絶縁膜とチャ
ネル形成領域との界面における準位を減少させるために
は、250℃〜350℃の水素雰囲気中での加熱処理が
有用である旨が記載されている。特にその図5を見れば
分かるように、300℃〜350℃の温度による水素熱
処理が最も効果的であることが示されている。
装置においては、その面積が大きいので、配線の抵抗の
影響を抑制するために、配線としてアルミニウムまたは
アルミニウムを主成分とする材料を用いることが有用で
ある。しかし、アルミニウムは、耐熱性がないという問
題がある。例えば、アルミニウムを用いて配線を形成し
た半導体装置を300℃以上の温度雰囲気下に放置する
と、アルミニウムが絶縁膜中た半導体中に拡散してしま
い、装置の信頼性を著しく損なわしてしまう。
300℃以上の温度雰囲気に曝さず、好ましくは200
℃以下に雰囲気下で処理を行えばよい。しかし、前述の
ように、300℃〜350℃程度の加熱処理が有用であ
ることが一方で判明している。また、さらに樹脂基板の
ように、200℃以下の温度での熱処理にしか耐えられ
ない材料を用いた半導体装置に対する水素熱処理方法も
求められている。
開平5−144804号公報に記載された技術が知られ
ている。これには、プラズマを用いない水素活性種を用
いて水素熱処理を加える方法が開示されている。しか
し、加熱に弱い樹脂基板上に配置された薄膜トランジス
タのような半導体装置に水素熱処理を加える技術を開示
するものではない。
体装置の作製の最終段階における水素熱処理は、その特
性の向上や信頼性の向上に非常に有用であるが、配線材
料た電極材料にアルミニウムを利用する場合は、熱処理
時の温度を高くすることができないという問題がある。
具体的には、熱処理温度を300℃以上に高めることが
できない。その結果、水素熱処理の効果を十分に得るこ
とができない。
ルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする配線や電
極が耐える温度での効果的な水素熱処理の技術を提供す
ることを課題とする。
の一つは、半導体装置の作製工程において、150℃±
20℃の温度範囲において、試料を保持することを特徴
とする。
はニッケルを含む材料に水素または水素を含むガスを触
れさせて水素活性種を形成し、該水素活性種でもって、
樹脂基板上に配置された半導体装置をアニールすること
を特徴とする。
線の少なくとも一部をニッケルまたはニッケル合金によ
って構成することは有効である。
を含む材料またはニッケル合金としては、Niと他の材
料との積層膜、Ni−Mo系合金、Ni−W系合金を挙
げることができる。
とで、低温で水素活性種を生成することができる。そし
て、樹脂基板ような加熱に弱い基板上に配置された半導
体材料に対して水素熱処理を加えることができる。
MOS型の薄膜トランジスタの作製工程において、本明
細書で開示する発明を利用する技術を説明する。図2に
本実施例に示す薄膜トランジスタの作製工程を示す。
酸化珪素膜202を3000Åの厚さに成膜する。ここ
では、下地膜202として酸化珪素膜を用いる。この酸
化珪素膜は、スパッタ法で成膜する。次に非晶質珪素膜
をプラズマCVD法または減圧熱CVD法で成膜する。
この非晶質珪素膜の厚さは500Åとする。次にこの非
晶質珪素膜に対してレーザー光の照射を行い結晶性珪素
膜に変成する。この結果、珪素膜は概略多結晶構造を有
する結晶性珪素膜となる。
ターニングを施すことにより、薄膜トランジスタの活性
層203を形成する。そして、ゲイト絶縁膜として機能
する酸化珪素膜204をプラズマCVD法を用いて10
00Åの厚さに成膜する。こうして図2(A)に示す状
態を得る。
ビーム蒸着法またはスパッタ法でもって成膜する。ここ
では、電子ビーム蒸着法を用い、スカンジウムを0.2 w
t%含有したアルミニウムを膜を5000Åの厚さに成
膜する。さらにパターニングを施すことにより、ゲイト
電極205を形成する。
り、酸化物層206を形成する。この酸化物層206を
形成することで、後の不純物イオンの注入工程におい
て、オフセットゲイト領域を形成することができる。
電極を陽極として行う。この工程において、ゲイト電極
205の露呈した周囲には、陽極酸化物層206が形成
される。この陽極酸化物層206は2000Å程度の厚
さに形成する。(図2(B))
に不純物イオンの注入を行う。ここでは、Nチャネル型
の薄膜トランジスタを形成するために、P(リン)イオ
ンの注入を行う。この際、ゲイト電極205とその周囲
の陽極酸化物層206とがマスクとなることによって、
ソース領域207とドレイン領域210とが自己整合的
に形成される。また、陽極酸化物層206がマスクとな
ることによって、オフセットゲイト領域208が形成さ
れる。また、ゲイト電極の下にはチャネル形成領域20
9が形成される。また、イオンの注入後、レーザー光の
照射を行い、イオンの注入された領域のアニールと注入
されたイオンの活性化とを行う。(図2(C))
プラズマCVD法で6000Åの厚さに成膜する。そし
てコンタクトホールの形成を行い、ソース電極212と
ドレイン電極213の形成を行う。また図示されていな
が、ゲイト電極の形成も同時に行われる。ここでは、こ
れら電極の形成を1000Å厚さのチタン膜と4000
Åのアルミニウム膜(珪素を1%wt含有)との積層で構
成する。
性層とゲイト絶縁膜との界面を中心とした領域における
不対結合手の中和を行う。ここでは、この水素熱処理を
図1に示す装置を用い、150℃雰囲気化で1時間行
う。
覆われたステンレスで構成された処理室101と、この
処理室101に水素ガスを導入するためのものであっ
て、さらにその内面がニッケル金属で覆われている配管
102、配管102をから導入される水素ガスの量を制
御するバルブ103、配管102を加熱するヒーター1
04、処理室101自体を加熱するヒーター108、水
素熱処理の対象となる試料(基板)107が配置された
ホルダー106、不要な気体を排気するための配管10
5を備えている。
タ─104によって加熱される配管102の部分で、活
性水素となる。即ち、加熱された配管104の配管内面
のニッケルと水素ガスとが反応して活性水素が生成れ
る。この際のヒーター104による加熱温度は、150
℃±20℃することが好ましいことが判明している。
理室101内に導入される。処理室101もまたヒータ
108によって150℃±20℃に加熱される。そし
て、尻室101内は、活性水素で満たされる。この状態
を所定の時間保つことにとって、水素熱処理が行われ
る。
に必要とされる半導体集積回路を液晶表示装置を構成す
る基板とは別の基板上で形成し、それを液晶表示装置を
構成する基板上にはりつける構成を作製する際に、本明
細書で開示する発明を適用する例を示す。
図3に示される。図3はパッシブマトリクス型の表示装
置の作製手順を示す。まず、多数の半導体集積回路22
が、酸化珪素でなる剥離層を介して支持基板21の上に
形成される。(図3(A))
ガラス基板を用いることができる。特に単結晶ウエハー
を用いた場合には、高い特性を有する半導体集積回路を
形成することができる。
リスタル23、24を得る。得られたスティック・クリ
スタルは、次の工程に移る前に電気特性をテストして、
良品・不良品に選別するとよい。(図3(B))
の回路の形成された面を、それぞれ、別の基板25、2
7の透明導電膜による配線のパターンの形成された面2
6、28上に接着し、電気的な接続を取る。(図3
(C)、図3(D))
板であって、液晶表示装置を構成する一対の基板を構成
する。このような樹脂基板としては、PES(ポリエー
テルサルフォン)を利用するとができる。
離層をエッチングし、よって、スティック・クリスタル
23、24の支持基板をはがし、半導体集積回路29、
30のみを前記基板の面26、28上に残す。(図3
(E)、図3(F))
かい合わせることにより、パッシブマトリクス型表示装
置が得られる。なお、面26は、面26の逆の面、すな
わち、配線パターンの形成されていない方の面を意味す
る(図3(G))
スタル(ロー配線を駆動するドライバー回路用のスティ
ック・クリスタル)とカラム・スティック・クリスタル
(カラム配線を駆動するドライバー回路用のスティック
・クリスタル)を同じ基板21から切りだしたが、別の
基板から切りだしてもよいことは言うまでもない。ま
た、図3ではパッシブマトリクス型表示装置の例を示し
たが、アクティブマトリクス型表示装置でも、同様にお
こなえることは言うまでもない。
に開示する水素熱処理を行う。詳細は、実施例1に示し
たものと同様である。この工程において、基板が加熱に
極めて弱い樹脂基板であるが、150℃程度の加熱処理
には、耐えることができる。即ち、樹脂基板を利用した
場合でも、本明細書に開示する発明を利用することによ
って、水素熱処理を行うことができ、半導体装置の特性
を信頼性を高めることができる。
で、樹脂基板ような加熱に弱い基板上に配置された半導
体装置に対して、水素熱処理を加えることができる。そ
して、そのような半導体装置の特性や信頼性を高いもの
とすることができる。
す。
管 103 バルブ 104 ヒーター 105 排気のための配管 106 ホルダー 107 試料 108 ヒーター 201 ガラス基板 202 下地膜(酸化珪素膜) 203 活性層 204 ゲイト絶縁膜(酸化珪素膜) 205 ゲイト電極 206 陽極酸化物層 207 ソース領域 208 オフセットゲイト領域 209 チャネル形成領域 210 ドレイン領域 211 層間絶縁膜(酸化珪素膜) 212 ソース電極 213 ドレイン電極 21 支持基板 22 半導体集積回路 23、24 スティッククリスタル 25、27 基板
Claims (4)
- 【請求項1】半導体装置の作製工程において、 150℃±20℃の温度範囲において、試料を保持する
ことを特徴とする半導体装置の作製方法。 - 【請求項2】加熱したニッケルまたはニッケルを含む材
料に水素または水素を含むガスを触れさせて水素活性種
を形成し、該水素活性種でもって、樹脂基板上に配置さ
れた半導体装置をアニールすることを特徴とする半導体
装置の作製方法。 - 【請求項3】請求項1において、アニールは150℃±
20℃の範囲内において行うことを特徴とする半導体装
置の作製方法。 - 【請求項4】請求項1または請求項2において、半導体
装置の配線の少なくとも一部がニッケルまたはニッケル
合金によって構成されていることを特徴とする半導体装
置の作製方法。
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