JPH09116162A - 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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JPH09116162A
JPH09116162A JP7273997A JP27399795A JPH09116162A JP H09116162 A JPH09116162 A JP H09116162A JP 7273997 A JP7273997 A JP 7273997A JP 27399795 A JP27399795 A JP 27399795A JP H09116162 A JPH09116162 A JP H09116162A
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JP
Japan
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insulating film
gate insulating
film
electrode
gate
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Withdrawn
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JP7273997A
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English (en)
Inventor
Kiyoshi Ozawa
清 小沢
Niwaji Majima
庭司 間島
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 薄膜トランジスタの製造方法に関し、各積層
薄膜の界面が大気に曝される機会を少なくし、ゲート絶
縁膜は良質で界面特性に優れ、構造はゲート金属につい
て制約が少ないトップ・ゲートとし、又、自己整合プロ
セスが適用可能なコプレーナ電極配置とし、少ないマス
クで製造できるようにする。 【解決手段】 ガラス基板1上にa−Si活性層2とn
+ a−Siコンタクト層3と電極材料膜とを成膜し、そ
こに開口を形成してソース電極4Sとドレイン電極4D
を生成させると共に開口内にn+ a−Siコンタクト層
3の一部を表出させ、開口内に表出されたn+ a−Si
コンタクト層3の表面からa−Si活性層2に達する窒
化シリコンからなるゲート絶縁膜5をプラズマ窒化法を
適用して形成し、少なくともゲート絶縁膜5上を含む領
域に絶縁膜6をプラズマ化学気相堆積法を適用して形成
してからゲート絶縁膜5に対向する領域にゲート電極7
を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アクティブ・マト
リクス方式の液晶表示パネルを駆動する為に用いられて
いる薄膜トランジスタ(thin film tran
sistor:TFT)を製造する方法の改良に関す
る。
【0002】現在、アクティブ・マトリクス方式の液晶
表示パネルは、液晶表示装置として多くの経済的効果を
もたらすデバイスとして期待されているが、それを駆動
するTFTについては、均一な性能をもつものを再現性
良く実現させる面で、未だ改善しなければならない点が
あり、本発明に依れば、その一手段が提供される。
【0003】
【従来の技術】アクティブ・マトリクス方式の液晶表示
パネルを用いた液晶表示装置が今日の隆盛を見るに至っ
た一因は、スイッチング素子として用いているTFTを
製造するのにプラズマCVD(plasma chem
ical vapour deposition)法を
適用して堆積される薄膜を多用していることに起因する
とされている。
【0004】プラズマCVD法は、TFTに要求される
性能を実現する為に必要とされる諸特性を満たした薄膜
を再現性良く形成することができる。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】然しながら、特性良好
なTFTの再現性は、成膜法のみに依存するものではな
く、TFTを構成している活性層、コンタクト層、ゲー
ト絶縁膜、保護層などの構成、即ち、TFTの構造その
もの、及び、その構造を実現する為の製造プロセスに依
存する。
【0006】特性が揃ったTFTを再現性良く製造する
為には、 (1)各薄膜は、できる限り連続成膜して、各膜の界面
に起因する電気的特性の不安定性を引き起こす要因を除
くことであり、特に、アモルファス・シリコン(a−S
i)活性層とゲート絶縁膜との界面は大気に曝さないこ
とが必須である。
【0007】(2)ゲート絶縁膜/a−Si活性層の界
面状態は、TFTの特性に最も敏感に反映される為、界
面の電気的特性が最も良く制御される絶縁膜及びその製
造方法を選択することが必要であり、この目的に叶うゲ
ート絶縁膜の材料は窒化膜であり、a−Si活性層に対
しては、プラズマCVD法で堆積したSiNx が良く、
SiOは好ましくない。
【0008】(3)高精細、或いは、大面積の液晶表示
パネルでは、信号波形の伝搬に随伴する歪みを抑える
為、ゲート・バス・ラインの低抵抗化が必要であり、こ
の目的を達成するには、TFTをトップ・ゲート構造と
するのが好ましい。
【0009】この理由は、前記構造の場合、ゲート電極
の製造工程が最後になる為、使用する金属に対する制
約、例えば耐熱性、隣接する層との反応性、加工方法な
どについて条件が緩く、抵抗が低い材料を選択し易い為
である。
【0010】(4)スイッチング素子であるTFTの数
が多いことから、高い製造歩留りを実現するには、少な
いマスク数で製造可能な自己整合プロセスを適用するこ
とが有効であり、その為には、コプレーナ(copla
nar)電極配置にすると良い。
【0011】本発明は、TFTの構造と製造プロセスを
適切に設定することで、積層される各薄膜の界面が大気
に曝される機会を少なくし、ゲート絶縁膜は良質で界面
特性に優れ、勿論、構造はトップ・ゲート構造とし且つ
電極配置をコプレーナとし、少ないマスクで製造できる
ようにする。
【0012】
【課題を解決するための手段】今まで、TFTの構造と
して、トップ・ゲート構造とコプレーナ電極配置を採用
することについて、深く検討されることはなかった。
【0013】その理由は、TFTに於けるa−Si活性
層とn+ コンタクト層とを積層形成する為に連続成膜し
た場合、最下層であって、且つ、極めて薄いa−Si活
性層に接するゲート絶縁膜を界面が大気に曝されないよ
うにして均一に形成する方法は、公開公報や公告公報な
どの文献には見られるものの、実施には多くの困難が伴
い、実用性ある手段は実現されていないことに起因す
る。
【0014】n+ コンタクト層に対し、気相の陽極酸化
法を適用し、選択酸化を行ってゲート絶縁膜を形成する
方法が知られていて、酸化膜の膜厚制御性は良好である
が、酸化膜とa−Si活性層とを接触させた場合の界面
特性、具体的には移動度などの特性を良好にすることは
困難であることが知られている。
【0015】前記したようなことから、本発明に依る薄
膜トランジスタの製造方法に於いては、
【0016】基板(例えばガラス基板1)上にアモルフ
ァス・シリコン活性層(例えばa−Si活性層2)及び
+ アモルファス・シリコン・コンタクト層(例えばn
+ a−Siコンタクト層3)及び電極材料膜(例えば電
極材料膜4)を連続成膜する工程と、前記電極材料膜を
分断する開口(例えば開口4A)を形成してソース電極
(例えばソース電極4S)及びドレイン電極(例えばド
レイン電極4D)を生成させると共に前記開口内に前記
+ アモルファス・シリコン・コンタクト層の一部を表
出させる工程と、前記開口内に表出された前記n+ アモ
ルファス・シリコン・コンタクト層の一部の表面から前
記アモルファス・シリコン活性層に達する窒化シリコン
からなるゲート絶縁膜(例えばゲート絶縁膜5)をプラ
ズマ窒化法を用い自己整合して形成する工程と、少なく
とも前記ゲート絶縁膜上を含む領域に絶縁膜(例えば絶
縁膜6)をプラズマ化学気相堆積法を適用して形成して
から前記ゲート絶縁膜に対向する領域にゲート電極(例
えばゲート電極7)を形成する工程とが含まれてなるこ
とを特徴とする。
【0017】前記手段を採る本発明に依れば、プラズマ
窒化法を適用して形成したSiNからなるゲート絶縁膜
は、膜厚の制御性が良好であって、設計通りに形成する
ことが可能であり、しかも、ゲート絶縁膜とa−Si活
性層との界面は、一度も大気に触れることなく生成させ
たものであるから、その安定性は良好である。また、T
FTの構造はコプレーナ電極配置になっていて、前記ゲ
ート絶縁膜及びその製法を有効に活用できる構造になっ
ているので、僅か二枚のマスクを用いて作成することが
可能である。
【0018】
【発明の実施の形態】図1及び図2は本発明に於ける実
施の形態を説明する為の工程要所に於けるTFTを表す
要部切断側面図であり、以下、これ等の図を参照しつつ
解説するが、ここで用いる被膜堆積装置は、チャンバが
例えば三連になっていて、所定チャンバで例えばa−S
iを形成し、次のチャンバに送って例えばSiNx を形
成し、更に次のチャンバに送って例えばAl−Tiを形
成するようになっている。
【0019】図1(A)参照 1−(1) プラズマCVD法を適用することに依り、基板1上に活
性層2、コンタクト層3を形成する。
【0020】ここに挙げた各部分に関する主要なデータ
を例示すると次の通りである。 基板1について 材料:ガラス
【0021】 活性層2について 材料:a−Si 厚さ:30〔nm〕
【0022】 コンタクト層3について 材料:n+ a−Si 厚さ:30〔nm〕
【0023】1−(2) スパッタリング法を適用することに依り、厚さが例えば
250〔nm〕であるAl−Ti(5原子〔%〕)から
なる電極材料膜4を形成する。
【0024】図1(B)参照 1−(3) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス、及び、
リン酸+酢酸+硝酸+水の混合液をエッチャントとする
ウエット・エッチング法を適用することに依り、電極材
料膜4に於けるゲート形成予定部分に開口4Aを形成す
る。
【0025】この工程を経ることで、Al−Tiからな
るソース電極4S及びドレイン電極4Dが形成される。
【0026】図2(A)参照 2−(1) プラズマ窒化法を適用することに依って、開口4A内に
表出されているn+a−Siからなるコンタクト層3の
表面からa−Siからなる活性層2に達するプラズマ窒
化膜からなるゲート絶縁膜5を生成させる。
【0027】具体的には、基板温度を300〔℃〕と
し、アンモニア、或いは、窒素、或いは、それらを混合
したガスを用いてプラズマ窒化を行う。尚、この際、窒
化膜が堆積することはなく、また、a−Si層とプラズ
マ窒化膜との界面に於けるトラップ密度は、a−Si層
とプラズマCVDに依るSiNx 膜に於けるそれに比較
して小さい。
【0028】図2(B)参照 2−(2) プラズマCVD法を適用することに依り、ゲート絶縁膜
5の耐圧や耐リーク性などの性能を補う為、厚さが例え
ば400〔nm〕のSiNx からなる絶縁膜6を形成す
る。
【0029】2−(3) スパッタリング法を適用することに依って、厚さが例え
ば600〔nm〕のAl膜を形成する。
【0030】2−(4) リソグラフィ技術に於けるレジスト・プロセス、及び、
エッチャントを例えばリン酸+酢酸+硝酸+水の混合液
とするウエット・エッチング法を適用することに依り、
工程2−(3)で形成したAl膜のエッチングを行って
ゲート電極7を形成する。
【0031】
【発明の効果】本発明に依る薄膜トランジスタの製造方
法に於いては、基板上にアモルファス・シリコン活性層
及びn+ アモルファス・シリコン・コンタクト層及び電
極材料膜を連続成膜し、電極材料膜を分断する開口を形
成してソース電極及びドレイン電極を生成させると共に
前記開口内に前記n+ アモルファス・シリコン・コンタ
クト層の一部を表出させ、その表面からアモルファス・
シリコン活性層に達する窒化シリコンのゲート絶縁膜を
プラズマ窒化法で自己整合して形成し、少なくともゲー
ト絶縁膜上を含む領域に絶縁膜をプラズマ化学気相堆積
法で形成してからゲート絶縁膜に対向する領域にゲート
電極を形成する。
【0032】前記構成を採る本発明に依れば、プラズマ
窒化法を適用して形成したSiNからなるゲート絶縁膜
は、膜厚の制御性が良好であって、設計通りに形成する
ことが可能であり、しかも、ゲート絶縁膜とa−Si活
性層との界面は、一度も大気に触れることなく生成させ
たものであるから、その安定性は良好である。また、T
FTの構造は、コプレーナ電極配置になっていて、前記
ゲート絶縁膜及びその製法を有効に活用できる構造にな
っているので、僅か二枚のマスクを用いて作成すること
が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に於ける実施の形態を説明する為の工程
要所に於けるTFTを表す要部切断側面図である。
【図2】本発明に於ける実施の形態を説明する為の工程
要所に於けるTFTを表す要部切断側面図である。
【符号の説明】
1 基板 2 活性層 3 コンタクト層 4 電極材料膜 4A 開口 4S ソース電極 4D ドレイン電極 5 ゲート絶縁膜 6 絶縁膜 7 ゲート電極

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上にアモルファス・シリコン活性層及
    びn+ アモルファス・シリコン・コンタクト層及び電極
    材料膜を連続成膜する工程と、 前記電極材料膜を分断する開口を形成してソース電極及
    びドレイン電極を生成させると共に前記開口内に前記n
    + アモルファス・シリコン・コンタクト層の一部を表出
    させる工程と、 前記開口内に表出された前記n+ アモルファス・シリコ
    ン・コンタクト層の一部の表面から前記アモルファス・
    シリコン活性層に達する窒化シリコンからなるゲート絶
    縁膜をプラズマ窒化法を用い自己整合して形成する工程
    と、 少なくとも前記ゲート絶縁膜上を含む領域に絶縁膜をプ
    ラズマ化学気相堆積法を適用して形成してから前記ゲー
    ト絶縁膜に対向する領域にゲート電極を形成する工程と
    が含まれてなることを特徴とする薄膜トランジスタの製
    造方法。
JP7273997A 1995-10-23 1995-10-23 薄膜トランジスタの製造方法 Withdrawn JPH09116162A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US8525179B2 (en) 2010-09-03 2013-09-03 Au Optronics Corporation Thin film transistor and fabricating method thereof
JP2014143440A (ja) * 2003-10-27 2014-08-07 E Ink Corp 電気光学ディスプレイ
JP2014209601A (ja) * 2013-03-27 2014-11-06 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置およびその作製方法

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Effective date: 20030107