JPH09186337A - 薄膜トランジスタの製造方法並びにこの方法によって形成された電気光学表示装置 - Google Patents

薄膜トランジスタの製造方法並びにこの方法によって形成された電気光学表示装置

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JPH09186337A
JPH09186337A JP8000397A JP39796A JPH09186337A JP H09186337 A JPH09186337 A JP H09186337A JP 8000397 A JP8000397 A JP 8000397A JP 39796 A JP39796 A JP 39796A JP H09186337 A JPH09186337 A JP H09186337A
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JP
Japan
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semiconductor layer
thin film
film transistor
manufacturing
amorphous silicon
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JP8000397A
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Masaki Nakahori
正樹 中堀
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Advanced Display Inc
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Advanced Display Inc
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ドープされないアモルファスシリコンの成膜
時において、リン等の不純物によるコンタミネーション
を防ぐとともに、低稼働率、コスト高のプラズマCVD
装置の負荷を軽減して処理能力を向上させ、製造コスト
を低減する。 【解決手段】 ガラス基板1上に、ゲート電極2をパタ
ーン形成し、ゲート電極2上にゲート絶縁膜3、ドープ
されないアモルファスシリコン4を化学気相成長法によ
り連続形成する。次に、イオン注入装置中でイオン注入
法により、ドープされないアモルファスシリコン4の表
面近傍に、n型アモルファスシリコン5を基板全面に形
成する。このとき、ドープされないアモルファスシリコ
ン4の下部がイオン注入の影響を受けないようにするた
めに、加速電圧を10keVに設定する。n型アモルファ
スシリコン5の不純物濃度は、表面から深さ方向に50
nm以上離れた領域で1×1018(atoms /cm3 )以下と
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、薄膜トランジスタ
の製造方法並びに該製造方法を用いて形成された薄膜ト
ランジスタを備えた電気光学表示装置に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】薄膜トランジスタ(Thin Film Transi
stor:以下、TFTと称す)、特に逆スタガー型のアモ
ルファスシリコンTFTは、表示装置のスイッチング素
子として使用されるのに適している。その中で、チャネ
ルエッチ型TFTの従来の製造方法を以下に説明する。
まず、ゲート電極上にゲート絶縁膜、不純物がドープさ
れていないアモルファスシリコンおよびn型アモルファ
スシリコンの層を化学気相成長法により連続的に形成す
る。次に、n型アモルファスシリコンの層をパターニン
グし、ソース接点およびドレイン接点形成前の前処理を
施した後にクロムあるいはアルミ合金を堆積してソース
接点およびドレイン接点を形成する。そしてクロムある
いはアルミ合金のメタルをパターニングしてソース電
極、ドレイン電極を形成する。その後、ソース電極およ
びドレイン電極をマスクにしてn型アモルファスシリコ
ンの層のみ選択的にエッチングしてパターニングするこ
とにより、チャネルエッチ型のTFTを製造する。最後
に、パッシベーション膜をパターン形成する。
【0003】以上のような従来の製造方法では、プラズ
マCVD装置によりn型アモルファスシリコンを形成す
るが、その他の方法としては例えば特開平2−1686
30号公報では、真性半導体層の上に更に窒化シリコン
膜を堆積させた後、イオン注入法により真性半導体層の
表面近傍にn型アモルファスシリコンを形成する方法が
提案されている。この窒化シリコン膜は、真性半導体層
の下部がイオン注入の影響を受けないようにするために
形成されるものである。また、図3は、特開平6−23
2162号公報に示された薄膜トランジスタの製造方法
を説明するための薄膜トランジスタの断面模式図であ
る。図において、1はガラス基板、2はゲート電極、3
はゲート絶縁膜、44は半導体層、55は高濃度ドープ
層、6はソース電極、7はドレイン電極、9はチタニウ
ム膜よりなる拡散バリア層、10は窒化シリコン膜より
なる上部保護膜をそれぞれ示す。本例では、半導体層4
4の上に更に上部保護膜である窒化シリコン膜10を堆
積させた後に、この窒化シリコン膜10をパターニング
し、これをマスクとして窒化シリコン膜10が残ってい
ない領域にのみイオン注入法により半導体層44の表面
近傍に高濃度ドープ層55を形成する方法が提案されて
いる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来のチャネルエッチ
型のTFTは以上のようにゲート絶縁膜、不純物がドー
プされないアモルファスシリコンおよびn型アモルファ
スシリコンの層が化学気相成長法により連続成膜されて
いたので、真性半導体層であるドープされないアモルフ
ァスシリコン4の成膜時において、不純物であるリン
(P)によるコンタミネーションを避けるために、n型
アモルファスシリコン成膜用として別の成膜室を備えた
プラズマCVD装置が必要であった。また、成膜種の切
り換え時に、成膜室間の搬送、プロセス変更に伴うガス
排気および圧力調整等が必要となり、その結果総合プロ
セス時間が長くなり、処理能力が低下するという問題が
あった。また、特開平2−168630号公報では、イ
オン注入によりn型アモルファスシリコンを形成する方
法が提案されているが、真性半導体層の上に更に窒化シ
リコン膜を堆積する必要があるため、プラズマCVD装
置の負荷は大きくなる。さらに、特開平6−23216
2号公報で提案された方法では、窒化シリコン膜10を
パターニングするためのマスクが1枚余分に必要とな
り、工程が煩雑化し、製造コストが高くなるという問題
があった。
【0005】この発明は以上のような問題点を解決する
ためになされたもので、真性半導体層であるドープされ
ないアモルファスシリコンの成膜時において、リン等の
不純物によるコンタミネーションを防ぐとともに、低稼
働率、コスト高のプラズマCVD装置の負荷を軽減して
処理能力を向上させ、製造コストを低減することを目的
とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】この発明に係わる薄膜ト
ランジスタの製造方法は、絶縁性基板上に形成されたゲ
ート電極上に、ゲート絶縁膜およびチャネルを構成する
真性半導体層を形成する工程と、真性半導体層の表面近
傍にイオン注入法により、ソースおよびドレイン接点領
域を形成する不純物がドープされた半導体層を形成する
工程と、真性半導体層および不純物がドープされた半導
体層とともに半導体素子を形成するソース電極およびド
レイン電極を半導体層上に形成する工程を含んで製造す
るようにしたものである。また、真性半導体層および半
導体層は、アモルファスシリコン層を含む半導体材料に
より形成されるものである。また、真性半導体層および
半導体層は、ポリシリコン層を含む半導体材料により形
成されるものである。
【0007】また、イオン注入法により注入される不純
物はリンを含むものである。また、イオン注入時の加速
電圧は10keV以下とする。さらに、イオン注入法によ
り形成される半導体層の不純物濃度は、表面から深さ方
向に50nm以上離れた領域で1×1018(atoms /c
m3 )以下とする。
【0008】また、この発明に係わる電気光学表示装置
は、上記のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方
法を用いて形成された薄膜トランジスタを含むスイッチ
ング素子およびこのスイッチング素子を経てそれぞれ制
御される表示素子を有するTFTアレイ基板と、スイッ
チング素子の駆動回路を備えたものである。さらに、T
FTアレイ基板と、透明電極およびカラーフィルタ等を
有する対向電極基板との間に液晶が配置されているもの
である。
【0009】
【発明の実施の形態】
実施の形態1.以下、この発明の実施の形態について説
明する。図1は、本実施の形態による液晶表示装置等に
用いるTFTの断面図、図2は本実施の形態によるTF
Tの製造過程を示す図であり、図2−aはイオン注入に
よりリンをドーピングした後のTFTの断面図、図2−
bはn型アモルファスシリコン層をパターニングした後
のTFTの断面図である。図において1はガラス基板、
2はゲート電極、3はゲート絶縁膜、4は真性半導体層
である不純物がドープされないアモルファスシリコン、
5は半導体層であるリンをドープしたn型アモルファス
シリコン、6はソース電極、7はドレイン電極、8はパ
ッシベーション膜をそれぞれ示す。
【0010】本実施の形態によるTFTの製造方法につ
いて説明する。まず、ガラス基板1上に、ゲート電極2
をパターン形成し、ゲート電極2上にゲート絶縁膜3、
ドープされないアモルファスシリコン4を化学気相成長
法により連続形成する。この時ゲート絶縁膜3の膜厚を
300〜400nm、ドープされないアモルファスシリコ
ン4の膜厚を150〜300nmになるように成膜する。
また、ゲート絶縁膜3の材質は、窒化シリコン膜でも良
いし酸化シリコン膜あるいは酸化タンタル等の絶縁膜と
窒化シリコン膜の積層であっても良いが、ドープされな
いアモルファスシリコン4に接する界面には窒化シリコ
ン膜を用いる。
【0011】次に、図2−aに示すように、イオン注入
装置中でイオン注入法により、ドープされないアモルフ
ァスシリコン4の表面近傍に、n型アモルファスシリコ
ン5を基板全面に形成する。このとき、ドープされない
アモルファスシリコン4の下部がイオン注入の影響を受
けないようにするために、加速電圧を10keVに設定す
る。PH3 ガスはH2 で20%濃度に希釈して用い、ド
ープ量3×1015(ions/cm3 )の条件で注入した。イ
オン注入法により形成される半導体層すなわちn型アモ
ルファスシリコン5の不純物濃度は、表面から深さ方向
に50nm以上離れた領域で1×1018(atoms /cm3
以下となるように制御した。その後、アモルファスシリ
コンの層4、5をパターニングし、ソース接点およびド
レイン接点形成前の前処理を施した後にクロムあるいは
アルミ合金を堆積して、ソース接点およびドレイン接点
を形成する。次に、クロムあるいはアルミ合金のメタル
をパターニングしてソース電極6、ドレイン電極7を形
成する。その後、ソース電極6およびドレイン電極7を
マスクにしてn型アモルファスシリコン5の層のみ選択
的にエッチングしてパターニングすることにより(図2
−b)、チャネルエッチ型のTFTを製造する。最後
に、パッシベーション膜8をパターン形成する。なお、
本実施の形態では真性半導体層および半導体層としてア
モルファスシリコン層を用いたが、ポリシリコン層を用
いた場合においても同様の効果が得られる。
【0012】以上のように、この発明によれば、チャネ
ルエッチ型のTFTの製造において、イオン注入装置に
よりn型アモルファスシリコン5を形成するようにした
ので、ドープされないアモルファスシリコン4の成膜時
におけるリン等の不純物によるコンタミネーションを防
ぐことができる。さらに、低稼働率、コスト高のプラズ
マCVD装置の負荷を軽減し、処理能力を向上させるこ
とにより、パネル当たりのコストを低減することがで
き、TFTを用いた液晶表示装置等の製造において生産
能力を向上することができる効果がある。
【0013】また、この発明のTFTの製造方法を用い
て形成されたTFTは、リン等の不純物によるコンタミ
ネーションがなく、イオン注入法による不純物のドープ
量の制御が容易に行われるので、このTFTを含むスイ
ッチング素子およびこのスイッチング素子を経てそれぞ
れ制御される表示素子を有するTFTアレイ基板とTF
Tの駆動回路により構成された液晶表示装置等の電気光
学表示装置は、信頼性が高く、高品質なものが得られる
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】 この発明の実施の形態1である薄膜トランジ
スタを示す断面図である。
【図2】 この発明の実施の形態1である薄膜トランジ
スタの製造過程を示す断面図である。
【図3】 従来の薄膜トランジスタの製造方法を説明す
るための断面模式図である。
【符号の説明】
1 ガラス基板、2 ゲート電極、3 ゲート絶縁膜、
4 ドープされないアモルファスシリコン、5 n型ア
モルファスシリコン、6 ソース電極、7 ドレイン電
極、8 パッシベーション膜、9 拡散バリア層、10
上部保護膜、44 半導体層、55 高濃度ドープ
層。

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁性基板上に形成されたゲート電極上
    にゲート絶縁膜およびチャネルを構成する真性半導体層
    を形成する工程、上記真性半導体層の表面近傍にイオン
    注入法により、ソースおよびドレイン接点領域を形成す
    る不純物がドープされた半導体層を形成する工程、上記
    真性半導体層および不純物がドープされた半導体層とと
    もに半導体素子を形成するソース電極およびドレイン電
    極を上記半導体層上に形成する工程を含むことを特徴と
    する薄膜トランジスタの製造方法。
  2. 【請求項2】 真性半導体層および半導体層は、アモル
    ファスシリコン層を含む半導体材料により形成されるこ
    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】 真性半導体層および半導体層は、ポリシ
    リコン層を含む半導体材料により形成されることを特徴
    とする請求項1記載の薄膜トランジスタの製造方法。
  4. 【請求項4】 イオン注入法により注入される不純物は
    リンを含むことを特徴とする請求項1〜請求項3のいず
    れか一項記載の薄膜トランジスタの製造方法。
  5. 【請求項5】 イオン注入時の加速電圧は10keV以下
    であることを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか
    一項に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
  6. 【請求項6】 イオン注入法により形成される半導体層
    の不純物濃度が、表面から深さ方向に50nm以上離れた
    領域で1×1018(atoms /cm3 )以下であることを特
    徴とする請求項1〜請求項5のいずれか一項記載の薄膜
    トランジスタの製造方法。
  7. 【請求項7】 請求項1〜請求項6のいずれか一項記載
    の薄膜トランジスタの製造方法を用いて形成された薄膜
    トランジスタを含むスイッチング素子およびこのスイッ
    チング素子を経てそれぞれ制御される表示素子を有する
    TFTアレイ基板と、上記スイッチング素子の駆動回路
    を備えたことを特徴とする電気光学表示装置。
  8. 【請求項8】 TFTアレイ基板と、透明電極およびカ
    ラーフィルタ等を有する対向電極基板との間に液晶が配
    置されていることを特徴とする請求項7記載の電気光学
    表示装置。
JP8000397A 1996-01-08 1996-01-08 薄膜トランジスタの製造方法並びにこの方法によって形成された電気光学表示装置 Pending JPH09186337A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN113658869A (zh) * 2021-08-16 2021-11-16 成都京东方光电科技有限公司 薄膜晶体管及其制作方法、显示器件

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