JPH0828509B2 - 薄膜トランジスターの活性領域の形成方法 - Google Patents
薄膜トランジスターの活性領域の形成方法Info
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- JPH0828509B2 JPH0828509B2 JP61266837A JP26683786A JPH0828509B2 JP H0828509 B2 JPH0828509 B2 JP H0828509B2 JP 61266837 A JP61266837 A JP 61266837A JP 26683786 A JP26683786 A JP 26683786A JP H0828509 B2 JPH0828509 B2 JP H0828509B2
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
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Description
【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は薄膜トランジスター、特にイメージセンサー
駆動装置、液晶駆動装置等に有用な薄膜トランジスター
の活性領域の形成方法に関するものである。
駆動装置、液晶駆動装置等に有用な薄膜トランジスター
の活性領域の形成方法に関するものである。
従来技術 光イメージセンサーや液晶ディスプレィ等を駆動する
大面積絶縁基材上に高密度に配置された薄膜トランジス
ターにはその高速応答性能が最も重要である。このた
め、トランジスターの活性領域を構成する半導体膜の移
動度向上が必要となっている。
大面積絶縁基材上に高密度に配置された薄膜トランジス
ターにはその高速応答性能が最も重要である。このた
め、トランジスターの活性領域を構成する半導体膜の移
動度向上が必要となっている。
従来、この半導体膜として減圧CVD法によって作製し
たポリシリコン膜を使用しているが結晶粒径が小さいた
め移動度は１〜10cm2/vs程度の値しか得られていない。
この結晶性改善方法の１つとして、高温でのアニールが
ある。アニール処理は大面積を均一に処理するには、有
効な手段である。しかし、アニールする膜として完全に
結晶化したポリシリコン膜を用いた場合には、その粒径
がわずかにしか拡大しないことが判っている。
たポリシリコン膜を使用しているが結晶粒径が小さいた
め移動度は１〜10cm2/vs程度の値しか得られていない。
この結晶性改善方法の１つとして、高温でのアニールが
ある。アニール処理は大面積を均一に処理するには、有
効な手段である。しかし、アニールする膜として完全に
結晶化したポリシリコン膜を用いた場合には、その粒径
がわずかにしか拡大しないことが判っている。
このため、結晶性の低いポリシリコン膜をアニールに
よって結晶成長させる活性領域の形成方法が最近提案さ
れている。
よって結晶成長させる活性領域の形成方法が最近提案さ
れている。
これまでに、結晶性の低い膜を作製する方法として減
圧−CVDにより低温製膜するもの（G.Harbeke（RCA研）
J.Electrochem.Soc.;Solid State Science and Technol
ogy.,March,1984,675）や完全結晶のポリシリコンをSi
のイオンインプランテーションによって非晶質化したも
の（根岸等（ソニー）、集積回路シンポジウム1985,P97
〜102）などがある。
圧−CVDにより低温製膜するもの（G.Harbeke（RCA研）
J.Electrochem.Soc.;Solid State Science and Technol
ogy.,March,1984,675）や完全結晶のポリシリコンをSi
のイオンインプランテーションによって非晶質化したも
の（根岸等（ソニー）、集積回路シンポジウム1985,P97
〜102）などがある。
これらのアニール処理によって得られるポリシリコン
膜の結晶粒径は、1000Å前後になっており、粒径拡大効
果が認められている。しかしながら、このポリシリコン
膜を用いたトランジスターの動作速度は通常数十ns程度
であり、移動度は50cm2/vs程度しか得られないのが現状
である。
膜の結晶粒径は、1000Å前後になっており、粒径拡大効
果が認められている。しかしながら、このポリシリコン
膜を用いたトランジスターの動作速度は通常数十ns程度
であり、移動度は50cm2/vs程度しか得られないのが現状
である。
目的 本発明は、従来の、アニール処理によって得られた結
晶粒径が1000Å前後であり、その結晶粒径を有する薄膜
トランジスターの移動度は50cm2/vs程度しか得られない
という欠点を克服し、結晶粒径が大きくて移動度の高い
薄膜トランジスターの活性領域の形成方法を提供するこ
とを目的とする。
晶粒径が1000Å前後であり、その結晶粒径を有する薄膜
トランジスターの移動度は50cm2/vs程度しか得られない
という欠点を克服し、結晶粒径が大きくて移動度の高い
薄膜トランジスターの活性領域の形成方法を提供するこ
とを目的とする。
構成 本発明は前記目的を達成するために、絶縁基板又は絶
縁膜上に減圧CVD法によってポリシリコン膜を形成する
工程と、このポリシリコン膜上に減圧CVD法又はプラズ
マCVD法によってアモルファスシリコン膜を前記ポリシ
リコン膜より厚く形成する工程と、前記ポリシリコン膜
とアモルファスシリコン膜とをアニール処理する工程と
からなることを特徴とするものである。
縁膜上に減圧CVD法によってポリシリコン膜を形成する
工程と、このポリシリコン膜上に減圧CVD法又はプラズ
マCVD法によってアモルファスシリコン膜を前記ポリシ
リコン膜より厚く形成する工程と、前記ポリシリコン膜
とアモルファスシリコン膜とをアニール処理する工程と
からなることを特徴とするものである。
本発明の製造方法で形成されたアモルファスシリコン
／ポリシリコン／絶縁基体の層構成を第１図に示す。ポ
リシリコン膜が形成される絶縁基体１は石英やサファイ
ア等を用いた基板、あるいは素子上にSiO2膜やSi合金膜
を形成したものであってもどちらでもかまわない。
／ポリシリコン／絶縁基体の層構成を第１図に示す。ポ
リシリコン膜が形成される絶縁基体１は石英やサファイ
ア等を用いた基板、あるいは素子上にSiO2膜やSi合金膜
を形成したものであってもどちらでもかまわない。
ポリシリコン膜２は減圧−CVDにより、作製すること
ができるが、温度・圧力等の製膜条件の操作によって、
グレインの密度、面方位をコントロールしなれければな
らない。アモルファスシリコン膜３は、減圧−CVD又は
プラズマCVDによって製膜する。
ができるが、温度・圧力等の製膜条件の操作によって、
グレインの密度、面方位をコントロールしなれければな
らない。アモルファスシリコン膜３は、減圧−CVD又は
プラズマCVDによって製膜する。
以上のアモルファスシリコン／ポリシリコン／絶縁基
体の構成にて、Ar,He,N2等の不活性霧囲気中でアニール
処理して、結晶粒径大なるポリシリコン膜を得る。
体の構成にて、Ar,He,N2等の不活性霧囲気中でアニール
処理して、結晶粒径大なるポリシリコン膜を得る。
結晶粒界は、キャリアの走行に関して、捕獲中心や散
乱障壁として働くため、MOSトランジスターのキャリア
移動度（電界効果移動度）を低下させる。
乱障壁として働くため、MOSトランジスターのキャリア
移動度（電界効果移動度）を低下させる。
従って粒径の大きい方が、キャリアの横切る粒界が少
なくなるため移動度は向上する。
なくなるため移動度は向上する。
このため粒径サイズは大きい方が好ましく、少なくと
も2000Å、たとえば2000〜3000Åであることが望まし
い。
も2000Å、たとえば2000〜3000Åであることが望まし
い。
このような望ましい粒径サイズを得るためには、ポリ
シリコン膜２に積層したアモルファスシリコン膜３の製
膜温度を、減圧CVDのアモルファスシリコンの場合は約5
30〜595℃に、ブラズマCVDのアモルファスシリコンの場
合は約300〜450℃にすることが望ましい。
シリコン膜２に積層したアモルファスシリコン膜３の製
膜温度を、減圧CVDのアモルファスシリコンの場合は約5
30〜595℃に、ブラズマCVDのアモルファスシリコンの場
合は約300〜450℃にすることが望ましい。
第２図は、基体１上に本発明のポリシリコン膜２、及
びアモルファスシリコン膜３をアニール処理を行って結
晶を成長させて形成したポリシリコン薄膜４を活性領域
とするMOS型トランジスターの概略図である。薄膜４上
にアモルファスシリコンをアニールして作ったポリシリ
コンを熱酸化して得た熱酸化膜５及びポリシリコンゲー
ト電極６を形成し、セルフアライメントによってソース
・ドレイン領域に不純物拡散を行なう。この後、CVDで
製膜したSiO2である層間絶縁膜７を積層し、コンタクト
ホールを開孔した後、金属膜８を積層パターニングして
電極を形成する。
びアモルファスシリコン膜３をアニール処理を行って結
晶を成長させて形成したポリシリコン薄膜４を活性領域
とするMOS型トランジスターの概略図である。薄膜４上
にアモルファスシリコンをアニールして作ったポリシリ
コンを熱酸化して得た熱酸化膜５及びポリシリコンゲー
ト電極６を形成し、セルフアライメントによってソース
・ドレイン領域に不純物拡散を行なう。この後、CVDで
製膜したSiO2である層間絶縁膜７を積層し、コンタクト
ホールを開孔した後、金属膜８を積層パターニングして
電極を形成する。
本発明を下記の実施例によってさらに具体的に説明す
るが、本発明はこれらに限定されるものではないことを
理解すべきである。
るが、本発明はこれらに限定されるものではないことを
理解すべきである。
実施例１ 第１図に示したように、石英基板１上に、以下の条件
の工程（ｉ）〜（iii）を経てポリシリコン膜２とアモ
ルファスシリコン膜３を積層し、アニール処理を行っ
た。
の工程（ｉ）〜（iii）を経てポリシリコン膜２とアモ
ルファスシリコン膜３を積層し、アニール処理を行っ
た。
（ｉ）ポリシリコン製膜工程： 減圧CVD法 ガス SiH4/N2＝25sccm/120sccm 温度 595℃ 膜厚 500Å （ii）アモルファスシリコン製膜工程： 減圧CVD法 ガス SiH4＝145sccm 温度 545℃ 膜厚 3000Å （iii）アニール処理工程： 温度 1025℃ 雰囲気 N2（4l:分） 時間 ３時間 以上の工程（ｉ）〜（iii）によって得られるポリシ
リコン膜の結晶粒径は3000Å前後であり、得られた薄膜
は結晶粒径拡大効果が顕著であった。
リコン膜の結晶粒径は3000Å前後であり、得られた薄膜
は結晶粒径拡大効果が顕著であった。
実施例２ 実施例１で得られたポリシリコン膜２、及びアモルフ
ァスシリコン膜３をアニール処理を行って結晶を成長さ
せて形成したポリシリコン薄膜４をMOS型トランジスタ
ーの活性領域として、以下の工程（ｉ）〜（ｖ）によっ
て第２図に示したトランジスターを作製した。
ァスシリコン膜３をアニール処理を行って結晶を成長さ
せて形成したポリシリコン薄膜４をMOS型トランジスタ
ーの活性領域として、以下の工程（ｉ）〜（ｖ）によっ
て第２図に示したトランジスターを作製した。
（ｉ）実施例１の薄膜４上に熱酸化膜５を形成する工
程： 温度 1000℃ 時間 90分 雰囲気 乾燥O2（300sccm） 膜厚 700Å （ii）ポリシリコンゲート電極６形成工程： 減圧−CVD法 ガス SiH4＝145sccm 温度 630℃ 膜厚 3000Å （iii）不純物拡散工程： （iv）層間絶縁膜７形成工程： 減圧CVD法 反応ガス SiH4/O2＝12sccm/50sccm キャリアガス N2＝228sccm 温度 425℃ 圧力 1.0torr 膜厚 7000Å （ｖ）Al電極８形成工程： 真空蒸着 ５×10-6torr 膜厚 10,000Å このように作製したMOS型トランジスター（W/L＝30μ
m/5μｍ）の電界効果移動度は100cm2/vsであり、活性領
域のポリシリコンの結晶性改善の効果が表われていた。
程： 温度 1000℃ 時間 90分 雰囲気 乾燥O2（300sccm） 膜厚 700Å （ii）ポリシリコンゲート電極６形成工程： 減圧−CVD法 ガス SiH4＝145sccm 温度 630℃ 膜厚 3000Å （iii）不純物拡散工程： （iv）層間絶縁膜７形成工程： 減圧CVD法 反応ガス SiH4/O2＝12sccm/50sccm キャリアガス N2＝228sccm 温度 425℃ 圧力 1.0torr 膜厚 7000Å （ｖ）Al電極８形成工程： 真空蒸着 ５×10-6torr 膜厚 10,000Å このように作製したMOS型トランジスター（W/L＝30μ
m/5μｍ）の電界効果移動度は100cm2/vsであり、活性領
域のポリシリコンの結晶性改善の効果が表われていた。
実施例３ アモルファスシリコン膜３をプラズマCVD法によっ
て、下記の製膜条件で製膜した以外は、実施例１と同じ
プロセスを繰返した。
て、下記の製膜条件で製膜した以外は、実施例１と同じ
プロセスを繰返した。
アモルファスシリコン製膜条件： ガス SiH4/H2＝1/10 温度 300℃ プラズマパワー 10W 膜厚 3000Å アニール処理のポリシリコン結晶粒径は2000〜3000Å
であり、結晶性の改善が認められた。
であり、結晶性の改善が認められた。
効果 本発明は前記のようであって、絶縁基板又は絶縁膜上
に減圧CVD法によってポリシリコン膜を形成する工程
と、このポリシリコン膜上に減圧CVD法又はプラズマCVD
法によってアモルファスシリコン膜を前記ポリシリコン
膜より厚く形成する工程と、前記ポリシリコン膜とアモ
ルファスシリコン膜とをアニール処理する工程とからな
るので、アニール処理を施してアモルファスシリコン膜
がポリシリコン膜となる際、MOS型トランジスターの活
性領域となるアモルファスシリコン膜がポリシリコン膜
となったポリシリコンの結晶粒径は2000〜3000Åと大き
く成長して電界効果移動度が向上し、MOS型トランジス
ターの高速動作を可能とするという効果がある。
に減圧CVD法によってポリシリコン膜を形成する工程
と、このポリシリコン膜上に減圧CVD法又はプラズマCVD
法によってアモルファスシリコン膜を前記ポリシリコン
膜より厚く形成する工程と、前記ポリシリコン膜とアモ
ルファスシリコン膜とをアニール処理する工程とからな
るので、アニール処理を施してアモルファスシリコン膜
がポリシリコン膜となる際、MOS型トランジスターの活
性領域となるアモルファスシリコン膜がポリシリコン膜
となったポリシリコンの結晶粒径は2000〜3000Åと大き
く成長して電界効果移動度が向上し、MOS型トランジス
ターの高速動作を可能とするという効果がある。
第１図は本発明のシリコン薄膜の概略図であり、第２図
は本発明のシリコン薄膜を活性領域とする薄膜トランジ
スターの概略図である。 １……絶縁基体、２……ポリシリコン膜 ３……アモルファスシリコン膜 ４……活性領域薄膜、５……熱酸化膜 ６……ポリシリコンゲート電極 ７……層間絶縁膜、８……金属膜
は本発明のシリコン薄膜を活性領域とする薄膜トランジ
スターの概略図である。 １……絶縁基体、２……ポリシリコン膜 ３……アモルファスシリコン膜 ４……活性領域薄膜、５……熱酸化膜 ６……ポリシリコンゲート電極 ７……層間絶縁膜、８……金属膜
Claims (1)
- 【請求項１】絶縁基板又は絶縁膜上に減圧CVD法によっ
てポリシリコン膜を形成する工程と、このポリシリコン
膜上に減圧CVD法又はプラズマCVD法によってアモルファ
スシリコン膜を前記ポリシリコン膜より厚く形成する工
程と、前記ポリシリコン膜とアモルファスシリコン膜と
をアニール処理する工程とからなることを特徴とする薄
膜トランジスターの活性領域の形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61266837A JPH0828509B2 (ja) | 1986-11-07 | 1986-11-07 | 薄膜トランジスターの活性領域の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61266837A JPH0828509B2 (ja) | 1986-11-07 | 1986-11-07 | 薄膜トランジスターの活性領域の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63119576A JPS63119576A (ja) | 1988-05-24 |
| JPH0828509B2 true JPH0828509B2 (ja) | 1996-03-21 |
Family
ID=17436347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61266837A Expired - Lifetime JPH0828509B2 (ja) | 1986-11-07 | 1986-11-07 | 薄膜トランジスターの活性領域の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0828509B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2560716B2 (ja) * | 1987-03-25 | 1996-12-04 | 株式会社日本自動車部品総合研究所 | 半導体素子及びその製造方法 |
| US5200630A (en) * | 1989-04-13 | 1993-04-06 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
| US5081513A (en) * | 1991-02-28 | 1992-01-14 | Xerox Corporation | Electronic device with recovery layer proximate to active layer |
| JP2814319B2 (ja) * | 1991-08-29 | 1998-10-22 | 株式会社日立製作所 | 液晶表示装置及びその製造方法 |
| KR100255689B1 (ko) * | 1993-05-27 | 2000-05-01 | 윤종용 | 반도체 레이져 소자 및 그 제조방법 |
| KR100848098B1 (ko) * | 2002-06-24 | 2008-07-24 | 삼성전자주식회사 | 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59165451A (ja) * | 1983-03-11 | 1984-09-18 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1986
- 1986-11-07 JP JP61266837A patent/JPH0828509B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59165451A (ja) * | 1983-03-11 | 1984-09-18 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63119576A (ja) | 1988-05-24 |
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