JPH11111998A - 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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- JPH11111998A JPH11111998A JP9272772A JP27277297A JPH11111998A JP H11111998 A JPH11111998 A JP H11111998A JP 9272772 A JP9272772 A JP 9272772A JP 27277297 A JP27277297 A JP 27277297A JP H11111998 A JPH11111998 A JP H11111998A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 非晶質シリコンを結晶化して多結晶シリコン
膜を形成する際に膜の表面があれるのを防止する。 【解決手段】 ゲート電極22が形成された透明基板2
1上に、ゲート絶縁膜を介して、プラズマCVD法によ
り非晶質状態のシリコン膜25'を積層する。このシリ
コン膜25'を430℃で1時間以上加熱し、成膜時に
膜内に残された水素を膜外へ排出する。この後、レーザ
ー照射によってシリコン膜25'を融解して結晶化する
ことにより、活性領域となる多結晶シリコン膜25を形
成する。
膜を形成する際に膜の表面があれるのを防止する。 【解決手段】 ゲート電極22が形成された透明基板2
1上に、ゲート絶縁膜を介して、プラズマCVD法によ
り非晶質状態のシリコン膜25'を積層する。このシリ
コン膜25'を430℃で1時間以上加熱し、成膜時に
膜内に残された水素を膜外へ排出する。この後、レーザ
ー照射によってシリコン膜25'を融解して結晶化する
ことにより、活性領域となる多結晶シリコン膜25を形
成する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アクティブマトリ
クス方式の表示パネルの画素表示用スイッチング素子に
適した薄膜トランジスタの製造方法に関する。
クス方式の表示パネルの画素表示用スイッチング素子に
適した薄膜トランジスタの製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】図6は、ボトムゲート型の薄膜トランジ
スタの構造を示す断面図である。絶縁性の透明基板1の
表面に、タングステンやクロム等の高融点金属からなる
ゲート電極2が配置される。このゲート電極2は、両端
部が透明基板1側で広くなるテーパー形状を成す。ゲー
ト電極2が配置された透明基板1上には、窒化シリコン
膜3を介して酸化シリコン膜4が積層される。窒化シリ
コン膜3は、透明基板1に含まれる不純物が後述する活
性領域に浸入するのを阻止し、酸化シリコン膜4は、ゲ
ート絶縁膜として働く。酸化シリコン膜4上には、ゲー
ト電極2を横断して多結晶シリコン膜5が積層される。
この多結晶シリコン膜5が、薄膜トランジスタの活性領
域となる。
スタの構造を示す断面図である。絶縁性の透明基板1の
表面に、タングステンやクロム等の高融点金属からなる
ゲート電極2が配置される。このゲート電極2は、両端
部が透明基板1側で広くなるテーパー形状を成す。ゲー
ト電極2が配置された透明基板1上には、窒化シリコン
膜3を介して酸化シリコン膜4が積層される。窒化シリ
コン膜3は、透明基板1に含まれる不純物が後述する活
性領域に浸入するのを阻止し、酸化シリコン膜4は、ゲ
ート絶縁膜として働く。酸化シリコン膜4上には、ゲー
ト電極2を横断して多結晶シリコン膜5が積層される。
この多結晶シリコン膜5が、薄膜トランジスタの活性領
域となる。
【0003】多結晶シリコン膜5上には、酸化シリコン
等の絶縁材料からなるストッパ6が配置される。このス
トッパ6に被われた多結晶シリコン膜5がチャネル領域
5cとなり、その他の多結晶シリコン膜5がソース領域
5s及びドレイン領域5dとなる。ストッパ6が形成さ
れた多結晶シリコン膜5上には、酸化シリコン膜7及び
窒化シリコン膜8が積層される。この酸化シリコン膜7
及び窒化シリコン膜8は、ソース領域5s及びドレイン
領域5dを含む多結晶シリコン膜5を保護する層間絶縁
膜となる。
等の絶縁材料からなるストッパ6が配置される。このス
トッパ6に被われた多結晶シリコン膜5がチャネル領域
5cとなり、その他の多結晶シリコン膜5がソース領域
5s及びドレイン領域5dとなる。ストッパ6が形成さ
れた多結晶シリコン膜5上には、酸化シリコン膜7及び
窒化シリコン膜8が積層される。この酸化シリコン膜7
及び窒化シリコン膜8は、ソース領域5s及びドレイン
領域5dを含む多結晶シリコン膜5を保護する層間絶縁
膜となる。
【0004】ソース領域5s及びドレイン領域5d上の
酸化シリコン膜7及び窒化シリコン膜8の所定箇所に
は、コンタクトホール9が形成される。このコンタクト
ホール9部分に、ソース領域5s及びドレイン領域5d
に接続されるソース電極10s及びドレイン電極10d
が配置される。ソース電極10s及びドレイン電極10
dが配置された窒化シリコン膜8上には、可視光に対し
て透明なアクリル樹脂層11が積層される。このアクリ
ル樹脂層11は、ゲート電極2やストッパ6により生じ
る凹凸を埋めて表面を平坦化する。
酸化シリコン膜7及び窒化シリコン膜8の所定箇所に
は、コンタクトホール9が形成される。このコンタクト
ホール9部分に、ソース領域5s及びドレイン領域5d
に接続されるソース電極10s及びドレイン電極10d
が配置される。ソース電極10s及びドレイン電極10
dが配置された窒化シリコン膜8上には、可視光に対し
て透明なアクリル樹脂層11が積層される。このアクリ
ル樹脂層11は、ゲート電極2やストッパ6により生じ
る凹凸を埋めて表面を平坦化する。
【0005】ソース電極10s上のアクリル樹脂層11
には、コンタクトホール12が形成される。そして、こ
のコンタクトホール12を通してソース電極10sに接
続されるITO(酸化インジウムすず)等からなる透明
電極13が、アクリル樹脂層11上に広がるように配置
される。この透明電極13が、液晶表示パネルの表示電
極を構成する。
には、コンタクトホール12が形成される。そして、こ
のコンタクトホール12を通してソース電極10sに接
続されるITO(酸化インジウムすず)等からなる透明
電極13が、アクリル樹脂層11上に広がるように配置
される。この透明電極13が、液晶表示パネルの表示電
極を構成する。
【0006】以上の薄膜トランジスタは、表示電極と共
に透明基板1上に複数個が行列配置され、ゲート電極2
に印加される走査制御信号に応答して、ドレイン電極1
0dに供給される映像情報を表示電極にそれぞれ印加す
る。多結晶シリコン膜5は、薄膜トランジスタの活性領
域として機能するように、結晶粒径が十分な大きさに形
成される。多結晶シリコン膜5の結晶粒径を大きく形成
する方法としては、エキシマレーザーを用いたレーザー
アニール法が知られている。このレーザーアニール法
は、ゲート絶縁膜となる酸化シリコン膜4上に非晶質状
態のシリコンを積層し、そのシリコンにエキシマレーザ
ーを照射してシリコンを一旦融解させることにより、シ
リコンを結晶化させるものである。このようなレーザー
アニール法を用いれば、透明基板1を高温で処理する必
要がないため、透明基板1として融点の低いガラス基板
を採用できるようになる。
に透明基板1上に複数個が行列配置され、ゲート電極2
に印加される走査制御信号に応答して、ドレイン電極1
0dに供給される映像情報を表示電極にそれぞれ印加す
る。多結晶シリコン膜5は、薄膜トランジスタの活性領
域として機能するように、結晶粒径が十分な大きさに形
成される。多結晶シリコン膜5の結晶粒径を大きく形成
する方法としては、エキシマレーザーを用いたレーザー
アニール法が知られている。このレーザーアニール法
は、ゲート絶縁膜となる酸化シリコン膜4上に非晶質状
態のシリコンを積層し、そのシリコンにエキシマレーザ
ーを照射してシリコンを一旦融解させることにより、シ
リコンを結晶化させるものである。このようなレーザー
アニール法を用いれば、透明基板1を高温で処理する必
要がないため、透明基板1として融点の低いガラス基板
を採用できるようになる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】多結晶シリコン膜5の
もととなる非晶質シリコン膜は、低温処理のプラズマC
VD法により形成されるため、反応ガスとして用いられ
るシランに含まれる水素が膜内に残留する。非晶質シリ
コン膜内に多量の水素が残された状態のままレーザーを
照射して非晶質シリコン膜を融解させると、水素が急激
に膜外へ追い出されるため、膜の表面があれることにな
る。従って、その多結晶シリコン膜を活性領域とするト
ランジスタの動作特性が劣化するという問題が生じる。
もととなる非晶質シリコン膜は、低温処理のプラズマC
VD法により形成されるため、反応ガスとして用いられ
るシランに含まれる水素が膜内に残留する。非晶質シリ
コン膜内に多量の水素が残された状態のままレーザーを
照射して非晶質シリコン膜を融解させると、水素が急激
に膜外へ追い出されるため、膜の表面があれることにな
る。従って、その多結晶シリコン膜を活性領域とするト
ランジスタの動作特性が劣化するという問題が生じる。
【0008】そこで本発明は、非晶質シリコンの結晶化
の際に膜の表面があれないようにすることを目的とす
る。
の際に膜の表面があれないようにすることを目的とす
る。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明の薄膜トランジス
タの製造方法は、基板の一主面上に高融点金属膜を積層
し、この高融点金属膜を所定のパターンにエッチングし
てゲート電極を形成する第1の工程と、前記基板上に前
記ゲート電極を被ってゲート絶縁膜を積層する第2の工
程と、前記ゲート絶縁膜上に半導体膜を積層する第3の
工程と、前記半導体膜上に層間絶縁膜を積層する第4の
工程と、を有し、前記第3の工程は、前記ゲート絶縁膜
上に非晶質シリコン膜を積層し、430±20℃で加熱
して非晶質シリコン膜内に含まれる水素を排出した後、
非晶質シリコン膜を融解して結晶化させることを特徴と
している。
タの製造方法は、基板の一主面上に高融点金属膜を積層
し、この高融点金属膜を所定のパターンにエッチングし
てゲート電極を形成する第1の工程と、前記基板上に前
記ゲート電極を被ってゲート絶縁膜を積層する第2の工
程と、前記ゲート絶縁膜上に半導体膜を積層する第3の
工程と、前記半導体膜上に層間絶縁膜を積層する第4の
工程と、を有し、前記第3の工程は、前記ゲート絶縁膜
上に非晶質シリコン膜を積層し、430±20℃で加熱
して非晶質シリコン膜内に含まれる水素を排出した後、
非晶質シリコン膜を融解して結晶化させることを特徴と
している。
【0010】さらに、本発明の薄膜トランジスタの製造
方法は、基板の一主面上に半導体膜を積層する第1の工
程と、前記半導体膜上にゲート絶縁膜を積層する第2の
工程と、前記ゲート絶縁膜上に導電膜を積層し、この導
電膜を前記半導体膜と交差する所定のパターンにエッチ
ングしてゲート電極を形成する第3の工程と、前記半導
体膜上に前記ゲート電極を被って層間絶縁膜を積層する
第4の工程と、を有し、前記第1の工程は、前記ゲート
絶縁膜上に非晶質シリコン膜を積層し、430±20℃
で加熱して非晶質シリコン膜内に含まれる水素を排出し
た後、非晶質シリコン膜を融解して結晶化させることを
特徴としている。
方法は、基板の一主面上に半導体膜を積層する第1の工
程と、前記半導体膜上にゲート絶縁膜を積層する第2の
工程と、前記ゲート絶縁膜上に導電膜を積層し、この導
電膜を前記半導体膜と交差する所定のパターンにエッチ
ングしてゲート電極を形成する第3の工程と、前記半導
体膜上に前記ゲート電極を被って層間絶縁膜を積層する
第4の工程と、を有し、前記第1の工程は、前記ゲート
絶縁膜上に非晶質シリコン膜を積層し、430±20℃
で加熱して非晶質シリコン膜内に含まれる水素を排出し
た後、非晶質シリコン膜を融解して結晶化させることを
特徴としている。
【0011】本発明によれば、非晶質シリコン膜を熱処
理することにより、成膜時に膜内に残留した水素が徐々
に膜外へ排出される。所定の時間だけ熱処理を続けるこ
とにより、非晶質シリコン膜内の水素が規定値以下に減
少するため、非晶質シリコン膜の融解時に膜内から多量
の水素が急激に発生することがなくなる。
理することにより、成膜時に膜内に残留した水素が徐々
に膜外へ排出される。所定の時間だけ熱処理を続けるこ
とにより、非晶質シリコン膜内の水素が規定値以下に減
少するため、非晶質シリコン膜の融解時に膜内から多量
の水素が急激に発生することがなくなる。
【0012】
【発明の実施の形態】図1(a)〜(c)及び図2
(d)〜(f)は、本発明の薄膜トランジスタの製造方
法の第1の実施形態を説明する工程別の断面図である。 (a)第1工程 絶縁性の透明基板21上に、クロムやモリブデン等の高
融点金属をスパッタ法により積層し、高融点金属膜34
を形成する。この高融点金属膜34を所定の形状にパタ
ーニングし、ゲート電極22を形成する。このパターニ
ング処理では、テーパーエッチングによって、ゲート電
極22の両端部が透明基板21側で広くなるようなテー
パー形状に形成される。 (b)第2工程 透明基板21上に、プラズマCVD法により、窒化シリ
コンを積層し、連続して、酸化シリコンを積層する。こ
れにより、透明基板21からの不純物イオンの析出を阻
止する窒化シリコン膜23及びゲート絶縁膜を構成する
酸化シリコン膜24が形成される。さらに、酸化シリコ
ン膜23上に、同じプラズマCVD法によりシリコンを
積層し、非晶質のシリコン膜25'を形成する。この
後、透明基板21と共に非晶質シリコン層25'を43
0℃(±20℃)まで加熱し、1時間以上(好ましくは
2時間)熱処理を継続する。この熱処理においては、シ
リコン層25'の成膜時に10%程度含まれていた水素
が、1%以下に減少する。そして、エキシマレーザーを
シリコン膜25'に照射し、非晶質状態のシリコンが融
解するまで加熱する。このとき、シリコン膜25'に含
まれる水素は、成膜時に比べて大幅に減少されているた
め、シリコンの融解の際に急激に膜外へ追い出されるこ
とはない。これにより、表面があれることなくシリコン
が結晶化し、多結晶シリコン膜25となる。 (c)第3工程 多結晶シリコン膜25上に酸化シリコンを積層し、酸化
シリコン膜35を形成する。そして、この酸化シリコン
膜35をゲート電極22の形状に合わせてパターニング
し、ゲート電極22に重なるストッパ26を形成する。
このストッパ26の形成においては、酸化シリコン膜3
5を被ってレジスト層を形成し、そのレジスト層を透明
基板21の裏面側からゲート電極22をマスクとして露
光することにより、マスクずれをなくすことができる。
そして、多結晶シリコン膜26に対し、形成すべきトラ
ンジスタのタイプに対応するP型あるいはN型のイオン
をストッパ26をマスクとして注入する。即ち、ストッ
パ26に被われていない多結晶シリコン膜25に、Pチ
ャネル型のトランジスタを形成する場合には、ボロン等
のP型イオンを注入し、Nチャネル型のトランジスタを
形成する場合には、リン等のN型イオンを注入する。こ
の注入により、ストッパ26で被われた領域を除いて多
結晶シリコン膜25にP型あるいはN型の導電性を示す
領域が形成される。これらの領域が、ストッパ26の両
側でソース領域25s及びドレイン領域25dとなる。 (d)第4工程 ソース領域25s及びドレイン領域25dが形成された
多結晶シリコン膜25にエキシマレーザーを照射し、シ
リコンが融解しない程度に加熱する。これにより、ソー
ス領域25s及びドレイン領域25d内の不純物イオン
が活性化される。そして、ストッパ26(ゲート電極2
2)の両側に所定の幅を残して多結晶シリコン膜25を
島状にパターニングし、トランジスタを分離独立させ
る。 (e)第5工程 多結晶シリコン膜25上にプラズマCVD法により酸化
シリコンを積層し、連続して、窒化シリコンを積層す
る。これにより、酸化シリコン膜27及び窒化シリコン
膜28の2層からなる層間絶縁膜が形成される。酸化シ
リコン膜27及び窒化シリコン膜28を形成した後、窒
素雰囲気中で加熱し、窒化シリコン膜28内に含まれる
水素イオンを多結晶シリコン膜25へ導入する。この加
熱処理の温度は、水素イオンの移動が十分であり、透明
基板21が軟化しない範囲とする必要があり、350〜
450℃の範囲が適当である。窒化シリコン膜28内に
含まれる水素イオンは、窒化シリコン膜28の膜厚に応
じて薄く形成された酸化シリコン膜27を通して多結晶
シリコン膜25へ導入されるため、多結晶シリコン膜2
5で必要な量が確実に供給される。これにより、多結晶
シリコン膜25内の結晶欠陥が水素イオンで埋められ
る。 (f)第6工程 ソース領域25s及びドレイン領域25dに対応して、
酸化シリコン膜27及び窒化シリコン膜28を貫通する
コンタクトホール29を形成し、このコンタクトホール
29部分に、アルミニウム等の金属からなるソース電極
30s及びドレイン電極30dを形成する。このソース
電極30s及びドレイン電極30dの形成は、例えば、
コンタクトホール29が形成された窒化シリコン膜28
上にスパッタリングしたアルミニウムをパターニングす
ることで形成される。続いて、ソース電極30s及びド
レイン電極30dが形成された窒化シリコン膜28上に
アクリル樹脂溶液を塗布し、焼成してアクリル樹脂層3
1を形成する。このアクリル樹脂層31は、ストッパ2
6やソース電極30s、ドレイン電極30dによる凹凸
を埋めて表面を平坦化する。さらに、ソース電極30s
上にアクリル樹脂層31を貫通するコンタクトホール3
2を形成し、このコンタクトホール32部分に、ソース
電極30sに接続されるITO等からなる透明電極33
を形成する。この透明電極33の形成は、例えば、コン
タクトホール32が形成されたアクリル樹脂層31上に
スパッタリングしたITOをパターニングすることで形
成される。
(d)〜(f)は、本発明の薄膜トランジスタの製造方
法の第1の実施形態を説明する工程別の断面図である。 (a)第1工程 絶縁性の透明基板21上に、クロムやモリブデン等の高
融点金属をスパッタ法により積層し、高融点金属膜34
を形成する。この高融点金属膜34を所定の形状にパタ
ーニングし、ゲート電極22を形成する。このパターニ
ング処理では、テーパーエッチングによって、ゲート電
極22の両端部が透明基板21側で広くなるようなテー
パー形状に形成される。 (b)第2工程 透明基板21上に、プラズマCVD法により、窒化シリ
コンを積層し、連続して、酸化シリコンを積層する。こ
れにより、透明基板21からの不純物イオンの析出を阻
止する窒化シリコン膜23及びゲート絶縁膜を構成する
酸化シリコン膜24が形成される。さらに、酸化シリコ
ン膜23上に、同じプラズマCVD法によりシリコンを
積層し、非晶質のシリコン膜25'を形成する。この
後、透明基板21と共に非晶質シリコン層25'を43
0℃(±20℃)まで加熱し、1時間以上(好ましくは
2時間)熱処理を継続する。この熱処理においては、シ
リコン層25'の成膜時に10%程度含まれていた水素
が、1%以下に減少する。そして、エキシマレーザーを
シリコン膜25'に照射し、非晶質状態のシリコンが融
解するまで加熱する。このとき、シリコン膜25'に含
まれる水素は、成膜時に比べて大幅に減少されているた
め、シリコンの融解の際に急激に膜外へ追い出されるこ
とはない。これにより、表面があれることなくシリコン
が結晶化し、多結晶シリコン膜25となる。 (c)第3工程 多結晶シリコン膜25上に酸化シリコンを積層し、酸化
シリコン膜35を形成する。そして、この酸化シリコン
膜35をゲート電極22の形状に合わせてパターニング
し、ゲート電極22に重なるストッパ26を形成する。
このストッパ26の形成においては、酸化シリコン膜3
5を被ってレジスト層を形成し、そのレジスト層を透明
基板21の裏面側からゲート電極22をマスクとして露
光することにより、マスクずれをなくすことができる。
そして、多結晶シリコン膜26に対し、形成すべきトラ
ンジスタのタイプに対応するP型あるいはN型のイオン
をストッパ26をマスクとして注入する。即ち、ストッ
パ26に被われていない多結晶シリコン膜25に、Pチ
ャネル型のトランジスタを形成する場合には、ボロン等
のP型イオンを注入し、Nチャネル型のトランジスタを
形成する場合には、リン等のN型イオンを注入する。こ
の注入により、ストッパ26で被われた領域を除いて多
結晶シリコン膜25にP型あるいはN型の導電性を示す
領域が形成される。これらの領域が、ストッパ26の両
側でソース領域25s及びドレイン領域25dとなる。 (d)第4工程 ソース領域25s及びドレイン領域25dが形成された
多結晶シリコン膜25にエキシマレーザーを照射し、シ
リコンが融解しない程度に加熱する。これにより、ソー
ス領域25s及びドレイン領域25d内の不純物イオン
が活性化される。そして、ストッパ26(ゲート電極2
2)の両側に所定の幅を残して多結晶シリコン膜25を
島状にパターニングし、トランジスタを分離独立させ
る。 (e)第5工程 多結晶シリコン膜25上にプラズマCVD法により酸化
シリコンを積層し、連続して、窒化シリコンを積層す
る。これにより、酸化シリコン膜27及び窒化シリコン
膜28の2層からなる層間絶縁膜が形成される。酸化シ
リコン膜27及び窒化シリコン膜28を形成した後、窒
素雰囲気中で加熱し、窒化シリコン膜28内に含まれる
水素イオンを多結晶シリコン膜25へ導入する。この加
熱処理の温度は、水素イオンの移動が十分であり、透明
基板21が軟化しない範囲とする必要があり、350〜
450℃の範囲が適当である。窒化シリコン膜28内に
含まれる水素イオンは、窒化シリコン膜28の膜厚に応
じて薄く形成された酸化シリコン膜27を通して多結晶
シリコン膜25へ導入されるため、多結晶シリコン膜2
5で必要な量が確実に供給される。これにより、多結晶
シリコン膜25内の結晶欠陥が水素イオンで埋められ
る。 (f)第6工程 ソース領域25s及びドレイン領域25dに対応して、
酸化シリコン膜27及び窒化シリコン膜28を貫通する
コンタクトホール29を形成し、このコンタクトホール
29部分に、アルミニウム等の金属からなるソース電極
30s及びドレイン電極30dを形成する。このソース
電極30s及びドレイン電極30dの形成は、例えば、
コンタクトホール29が形成された窒化シリコン膜28
上にスパッタリングしたアルミニウムをパターニングす
ることで形成される。続いて、ソース電極30s及びド
レイン電極30dが形成された窒化シリコン膜28上に
アクリル樹脂溶液を塗布し、焼成してアクリル樹脂層3
1を形成する。このアクリル樹脂層31は、ストッパ2
6やソース電極30s、ドレイン電極30dによる凹凸
を埋めて表面を平坦化する。さらに、ソース電極30s
上にアクリル樹脂層31を貫通するコンタクトホール3
2を形成し、このコンタクトホール32部分に、ソース
電極30sに接続されるITO等からなる透明電極33
を形成する。この透明電極33の形成は、例えば、コン
タクトホール32が形成されたアクリル樹脂層31上に
スパッタリングしたITOをパターニングすることで形
成される。
【0013】以上の第1乃至第6工程により、ボトムゲ
ート型の薄膜トランジスタが形成される。図5(a)〜
(c)及び図6(d)〜(f)は、本発明の薄膜トラン
ジスタの製造方法の第2の実施形態を説明する工程別の
断面図である。 (a)第1工程 絶縁性の透明基板41上に、プラズマCVD法により窒
化シリコンを積層し、連続して、酸化シリコンを積層す
る。これにより、透明基板41からの不純物イオンの析
出を阻止する窒化シリコン膜42及び多結晶シリコン膜
44の積層を可能にする酸化シリコン膜43が形成され
る。さらに、同じくプラズマCVD法によりシリコンを
積層し、非晶質のシリコン膜44'を形成する。この
後、透明基板41と共に非晶質シリコン層44'を43
0℃(±20℃)まで加熱し、1時間以上(好ましくは
2時間)熱処理を継続する。この熱処理は、図1(b)
に示す第1の実施形態の第2工程において行う熱処理と
同一である。そして、エキシマレーザーをシリコン膜4
4'に照射し、非晶質状態のシリコンが融解するまで加
熱する。これにより、シリコンが結晶化し、多結晶シリ
コン膜44となる。 (b)第2工程 トランジスタの形成位置に対応して多結晶シリコン膜4
4を所定の形状にパターニングし、トランジスタ毎に分
離する。多結晶シリコン膜44を分離した後、プラズマ
CVD法により酸化シリコンを積層し、ゲート絶縁膜と
なる酸化シリコン膜45を形成する。 (c)第3工程 スパッタ法によりクロムやモリブデン等の高融点金属を
積層して、高融点金属膜54を形成する。この高融点金
属膜54を、多結晶シリコン膜45を横切る所定の形状
にパターニングし、ゲート電極46を形成する。このゲ
ート電極46をマスクとし、形成すべきトランジスタの
タイプに対応するP型あるいはN型のイオンを多結晶シ
リコン膜44へ注入する。この注入においては、ゲート
電極46で被われた領域を除いて多結晶シリコン膜44
にP型あるいはN型の導電性を示す領域が形成される。
これらの領域が、ソース領域44s及びドレイン領域4
4dとなる。 (d)第4工程 所定の導電型の不純物イオンが注入された多結晶シリコ
ン膜44にエキシマレーザーを照射し、シリコンが融解
しない程度に加熱する。これにより、ソース領域44s
及びドレイン領域44d内の不純物イオンが活性化され
る。 (e)第5工程 酸化シリコン膜45上に、ゲート電極46を被ってプラ
ズマCVD法により酸化シリコンを積層し、連続して、
窒化シリコンを積層する。これにより、酸化シリコン膜
47及び窒化シリコン膜48の2層からなる層間絶縁膜
が形成される。酸化シリコン膜47及び窒化シリコン膜
48を形成した後、窒素雰囲気中で加熱し、窒化シリコ
ン膜48内に含まれる水素イオンを多結晶シリコン膜4
5へ導入する。この加熱処理自体は、図2(e)に示す
第1の実施形態の第5工程における加熱処理と同一であ
る。ところで、多結晶シリコン膜44とゲート電極46
との間では、界面を通して水素イオンが拡散され易いた
め、多結晶シリコン膜44のゲート電極46に被われた
部分では、ゲート電極46側面から水素イオンが回り込
んで浸入する。従って、高融点金属で形成されるゲート
電極46が、水素イオンを通さないとしても、問題はな
い。これにより、多結晶シリコン膜44内の結晶欠陥が
水素イオンで埋められる。 (f)第6工程 ソース領域44s及びドレイン領域44dに対応して、
酸化シリコン膜45、47及び窒化シリコン膜48を貫
通するコンタクトホール49を形成する。そして、コン
タクトホール49部分に、アルミニウム等の金属からな
るソース電極50s及びドレイン電極50dを形成す
る。続いて、ソース電極50s及びドレイン電極50d
が形成された窒化シリコン膜48上にアクリル樹脂溶液
を塗布し、焼成してアクリル樹脂層51を形成する。こ
のアクリル樹脂層51は、ゲート電極46やソース電極
50s、ドレイン電極50dによる凹凸を埋めて表面を
平坦化する。さらに、ソース電極50s上にアクリル樹
脂層51を貫通するコンタクトホール52を形成し、こ
のコンタクトホール52部分に、ソース電極50sに接
続されるITO等からなる透明電極53を形成する。
ート型の薄膜トランジスタが形成される。図5(a)〜
(c)及び図6(d)〜(f)は、本発明の薄膜トラン
ジスタの製造方法の第2の実施形態を説明する工程別の
断面図である。 (a)第1工程 絶縁性の透明基板41上に、プラズマCVD法により窒
化シリコンを積層し、連続して、酸化シリコンを積層す
る。これにより、透明基板41からの不純物イオンの析
出を阻止する窒化シリコン膜42及び多結晶シリコン膜
44の積層を可能にする酸化シリコン膜43が形成され
る。さらに、同じくプラズマCVD法によりシリコンを
積層し、非晶質のシリコン膜44'を形成する。この
後、透明基板41と共に非晶質シリコン層44'を43
0℃(±20℃)まで加熱し、1時間以上(好ましくは
2時間)熱処理を継続する。この熱処理は、図1(b)
に示す第1の実施形態の第2工程において行う熱処理と
同一である。そして、エキシマレーザーをシリコン膜4
4'に照射し、非晶質状態のシリコンが融解するまで加
熱する。これにより、シリコンが結晶化し、多結晶シリ
コン膜44となる。 (b)第2工程 トランジスタの形成位置に対応して多結晶シリコン膜4
4を所定の形状にパターニングし、トランジスタ毎に分
離する。多結晶シリコン膜44を分離した後、プラズマ
CVD法により酸化シリコンを積層し、ゲート絶縁膜と
なる酸化シリコン膜45を形成する。 (c)第3工程 スパッタ法によりクロムやモリブデン等の高融点金属を
積層して、高融点金属膜54を形成する。この高融点金
属膜54を、多結晶シリコン膜45を横切る所定の形状
にパターニングし、ゲート電極46を形成する。このゲ
ート電極46をマスクとし、形成すべきトランジスタの
タイプに対応するP型あるいはN型のイオンを多結晶シ
リコン膜44へ注入する。この注入においては、ゲート
電極46で被われた領域を除いて多結晶シリコン膜44
にP型あるいはN型の導電性を示す領域が形成される。
これらの領域が、ソース領域44s及びドレイン領域4
4dとなる。 (d)第4工程 所定の導電型の不純物イオンが注入された多結晶シリコ
ン膜44にエキシマレーザーを照射し、シリコンが融解
しない程度に加熱する。これにより、ソース領域44s
及びドレイン領域44d内の不純物イオンが活性化され
る。 (e)第5工程 酸化シリコン膜45上に、ゲート電極46を被ってプラ
ズマCVD法により酸化シリコンを積層し、連続して、
窒化シリコンを積層する。これにより、酸化シリコン膜
47及び窒化シリコン膜48の2層からなる層間絶縁膜
が形成される。酸化シリコン膜47及び窒化シリコン膜
48を形成した後、窒素雰囲気中で加熱し、窒化シリコ
ン膜48内に含まれる水素イオンを多結晶シリコン膜4
5へ導入する。この加熱処理自体は、図2(e)に示す
第1の実施形態の第5工程における加熱処理と同一であ
る。ところで、多結晶シリコン膜44とゲート電極46
との間では、界面を通して水素イオンが拡散され易いた
め、多結晶シリコン膜44のゲート電極46に被われた
部分では、ゲート電極46側面から水素イオンが回り込
んで浸入する。従って、高融点金属で形成されるゲート
電極46が、水素イオンを通さないとしても、問題はな
い。これにより、多結晶シリコン膜44内の結晶欠陥が
水素イオンで埋められる。 (f)第6工程 ソース領域44s及びドレイン領域44dに対応して、
酸化シリコン膜45、47及び窒化シリコン膜48を貫
通するコンタクトホール49を形成する。そして、コン
タクトホール49部分に、アルミニウム等の金属からな
るソース電極50s及びドレイン電極50dを形成す
る。続いて、ソース電極50s及びドレイン電極50d
が形成された窒化シリコン膜48上にアクリル樹脂溶液
を塗布し、焼成してアクリル樹脂層51を形成する。こ
のアクリル樹脂層51は、ゲート電極46やソース電極
50s、ドレイン電極50dによる凹凸を埋めて表面を
平坦化する。さらに、ソース電極50s上にアクリル樹
脂層51を貫通するコンタクトホール52を形成し、こ
のコンタクトホール52部分に、ソース電極50sに接
続されるITO等からなる透明電極53を形成する。
【0014】以上の第1乃至第6工程により、トップゲ
ート型の薄膜トランジスタが形成される。尚、上述の各
実施形態において例示した各部の膜厚については、特定
の条件における最適値であり、必ずしもこれらの値に限
られるものではない。図5は、第1の実施形態の第2工
程あるいは第2の実施形態の第1工程において、水素を
除去するための熱処理を行う電気炉の構成の概略を示す
図である。
ート型の薄膜トランジスタが形成される。尚、上述の各
実施形態において例示した各部の膜厚については、特定
の条件における最適値であり、必ずしもこれらの値に限
られるものではない。図5は、第1の実施形態の第2工
程あるいは第2の実施形態の第1工程において、水素を
除去するための熱処理を行う電気炉の構成の概略を示す
図である。
【0015】電気炉は、チャンバー61、ヒーター62
及びロードロック63を有し、真空ポンプ64及び窒素
供給源65が接続される。チャンバー61は、非晶質シ
リコン膜の積層が完了した基板60を所定枚数収納す
る。ヒーター62は、チャンバー61を取り囲むように
配置され、チャンバー61内部を所定の温度(430±
20℃)まで加熱し、その温度を維持する。ロードロッ
ク63は、チャンバー61に隣接して配置され、基板6
0を外部から取り込んでチャンバー61内に送り込むと
共に、処理を終えてチャンバー61内から取り出される
基板60を一時的に保持し、外部へ送り出す。このロー
ドロック63は、チャンバー61から基板60を取り出
す際、高温のままの基板60が不純物イオンを含む外気
に晒されるのを防止するために設けられている。
及びロードロック63を有し、真空ポンプ64及び窒素
供給源65が接続される。チャンバー61は、非晶質シ
リコン膜の積層が完了した基板60を所定枚数収納す
る。ヒーター62は、チャンバー61を取り囲むように
配置され、チャンバー61内部を所定の温度(430±
20℃)まで加熱し、その温度を維持する。ロードロッ
ク63は、チャンバー61に隣接して配置され、基板6
0を外部から取り込んでチャンバー61内に送り込むと
共に、処理を終えてチャンバー61内から取り出される
基板60を一時的に保持し、外部へ送り出す。このロー
ドロック63は、チャンバー61から基板60を取り出
す際、高温のままの基板60が不純物イオンを含む外気
に晒されるのを防止するために設けられている。
【0016】真空ポンプ64は、ゲートバルブ66を通
してチャンバー61及びロードロック63に接続され、
チャンバー61及びロードロック63内を排気して真空
状態にする。窒素供給源65は、ゲートバルブ67を通
してチャンバー61及びロードロック63に接続され、
真空状態のチャンバー61及びロードロック63内に窒
素ガスを供給する。
してチャンバー61及びロードロック63に接続され、
チャンバー61及びロードロック63内を排気して真空
状態にする。窒素供給源65は、ゲートバルブ67を通
してチャンバー61及びロードロック63に接続され、
真空状態のチャンバー61及びロードロック63内に窒
素ガスを供給する。
【0017】非晶質シリコン膜が形成された基板60の
熱処理は、以下のステップにより実行される。ヒーター
62は予め通電されており、チャンバー61内は所定の
温度に維持されている。先ず、所定枚数の基板60をロ
ードロック63からチャンバー61内に挿入し、チャン
バー61及びロードロック63を外気から遮断する。次
に、ゲートバルブ66を開いて真空ポンプ64を駆動
し、チャンバー61及びロードロック63内を排気して
真空状態とした後、ゲートバルブ66を閉じると共にゲ
ートバルブ67を開いて、チャンバー61及びロードロ
ック63内に窒素ガスを充填する。続いて、ロードロッ
ク63からチャンバー61内へ基板60を移動し、熱処
理を開始する。そして、所定の温度を維持しながら所定
の時間を経過した後、チャンバー61内から基板60を
ロードロック63に取り出し、基板60の温度を室温近
くまで徐々に低下させ、ロードロック63を開放して基
板60を外部へ取り出す。
熱処理は、以下のステップにより実行される。ヒーター
62は予め通電されており、チャンバー61内は所定の
温度に維持されている。先ず、所定枚数の基板60をロ
ードロック63からチャンバー61内に挿入し、チャン
バー61及びロードロック63を外気から遮断する。次
に、ゲートバルブ66を開いて真空ポンプ64を駆動
し、チャンバー61及びロードロック63内を排気して
真空状態とした後、ゲートバルブ66を閉じると共にゲ
ートバルブ67を開いて、チャンバー61及びロードロ
ック63内に窒素ガスを充填する。続いて、ロードロッ
ク63からチャンバー61内へ基板60を移動し、熱処
理を開始する。そして、所定の温度を維持しながら所定
の時間を経過した後、チャンバー61内から基板60を
ロードロック63に取り出し、基板60の温度を室温近
くまで徐々に低下させ、ロードロック63を開放して基
板60を外部へ取り出す。
【0018】以上のようにして基板60の熱処理を施す
ことにより、大気中に含まれるナトリウムやイオウ等の
不純物が非晶質シリコン膜の表面に付着するのを防止す
ることができる。従って、非晶質シリコン膜を融解して
結晶化する際、膜内に不純物が取り込まれるのを防止す
ることができる。
ことにより、大気中に含まれるナトリウムやイオウ等の
不純物が非晶質シリコン膜の表面に付着するのを防止す
ることができる。従って、非晶質シリコン膜を融解して
結晶化する際、膜内に不純物が取り込まれるのを防止す
ることができる。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、非晶質シリコン膜内の
水素濃度を予め低減させておくことができで、非晶質シ
リコン膜を結晶化する際に、シリコンを融解させたとき
でも、膜内から急激に水素が発生することがなくなり、
膜の表面があれるのを防止できる。また、水素除去のた
めの熱処理を窒素雰囲気中で行うようにしたことで、多
結晶シリコン膜に不純物イオンが混入するのを防止でき
る。従って、多結晶シリコン膜を活性領域として動作す
る薄膜トランジスタの動作特性を改善できる。
水素濃度を予め低減させておくことができで、非晶質シ
リコン膜を結晶化する際に、シリコンを融解させたとき
でも、膜内から急激に水素が発生することがなくなり、
膜の表面があれるのを防止できる。また、水素除去のた
めの熱処理を窒素雰囲気中で行うようにしたことで、多
結晶シリコン膜に不純物イオンが混入するのを防止でき
る。従って、多結晶シリコン膜を活性領域として動作す
る薄膜トランジスタの動作特性を改善できる。
【図1】本発明の第1の実施形態の前半の工程を示す工
程別の断面図である。
程別の断面図である。
【図2】本発明の第1の実施形態の後半の工程を示す工
程別の断面図である。
程別の断面図である。
【図3】本発明の第2の実施形態の前半の工程を示す工
程別の断面図である。
程別の断面図である。
【図4】本発明の第2の実施形態の後半の工程を示す工
程別の断面図である。
程別の断面図である。
【図5】基板の熱処理に用いられる電気炉の概略図であ
る。
る。
【図6】従来の薄膜トランジスタの構造を示す断面図で
ある。
ある。
1、21、41 透明基板 2、22、46 ゲート電極 3、8、23、28、42、48 窒化シリコン膜 4、7、24、27、43、47 酸化シリコン膜 5、25、44 多結晶シリコン膜 5c、25c、44c チャネル領域 5s、25s、44s ソース領域 5d、25d、44d ドレイン領域 6、26 ストッパ 9、12、29、32、49、52 コンタクトホール 10s、30s、50s ソース電極 10d、30d、50d ドレイン電極 11、31、51 アクリル樹脂層 12、33、53 透明電極 60 基板 61 チャンバー 62 ヒーター 63 ロードロック 64 真空ポンプ 65 窒素供給源 66、67 ゲートバルブ
Claims (4)
- 【請求項1】 基板の一主面上に高融点金属膜を積層
し、この高融点金属膜を所定のパターンにエッチングし
てゲート電極を形成する第1の工程と、前記基板上に前
記ゲート電極を被ってゲート絶縁膜を積層する第2の工
程と、前記ゲート絶縁膜上に半導体膜を積層する第3の
工程と、前記半導体膜上に層間絶縁膜を積層する第4の
工程と、を有し、前記第3の工程は、前記ゲート絶縁膜
上に非晶質シリコン膜を積層し、430±20℃で加熱
して非晶質シリコン膜内に含まれる水素を排出した後、
非晶質シリコン膜を融解して結晶化させることを特徴と
する薄膜トランジスタの製造方法。 - 【請求項2】 前記第3の工程は、熱処理チャンバーに
隣接して配置される予備室内に前記基板を収納し、熱処
理チャンバー及び予備室内部の気体を不活性ガスに置換
した後、前記基板を予備室から熱処理チャンバー内へ移
動して加熱を開始することを特徴とする請求項1に記載
の薄膜トランジスタの製造方法。 - 【請求項3】 基板の一主面上に半導体膜を積層する第
1の工程と、前記半導体膜上にゲート絶縁膜を積層する
第2の工程と、前記ゲート絶縁膜上に導電膜を積層し、
この導電膜を前記半導体膜と交差する所定のパターンに
エッチングしてゲート電極を形成する第3の工程と、前
記半導体膜上に前記ゲート電極を被って層間絶縁膜を積
層する第4の工程と、を有し、前記第1の工程は、前記
ゲート絶縁膜上に非晶質シリコン膜を積層し、430±
20℃で加熱して非晶質シリコン膜内に含まれる水素を
排出した後、非晶質シリコン膜を融解して結晶化させる
ことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。 - 【請求項4】 前記第1の工程は、熱処理チャンバーに
隣接して配置される予備室内に前記基板を収納し、熱処
理チャンバー及び予備室内部の気体を不活性ガスに置換
した後、前記基板を予備室から熱処理チャンバー内へ移
動して加熱を開始することを特徴とする請求項3に記載
の薄膜トランジスタの製造方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9272772A JPH11111998A (ja) | 1997-10-06 | 1997-10-06 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
KR1019980041646A KR19990036851A (ko) | 1997-10-06 | 1998-10-02 | 박막 트랜지스터의 제조 방법 |
US09/165,771 US6335232B1 (en) | 1997-10-06 | 1998-10-02 | Method of manufacturing a thin film transistor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9272772A JPH11111998A (ja) | 1997-10-06 | 1997-10-06 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11111998A true JPH11111998A (ja) | 1999-04-23 |
Family
ID=17518536
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP9272772A Pending JPH11111998A (ja) | 1997-10-06 | 1997-10-06 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US6335232B1 (ja) |
JP (1) | JPH11111998A (ja) |
KR (1) | KR19990036851A (ja) |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7053426B2 (en) | 2003-09-30 | 2006-05-30 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Semiconductor device with heat sink |
CN1301539C (zh) * | 2003-07-28 | 2007-02-21 | 友达光电股份有限公司 | 形成低温多晶硅薄膜晶体管的方法 |
US7638846B2 (en) | 1999-04-06 | 2009-12-29 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method thereof |
US8048749B2 (en) | 2007-07-26 | 2011-11-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing semiconductor device |
US8071985B2 (en) | 2006-09-14 | 2011-12-06 | Sony Corporation | Display device and method of manufacturing the same |
JP2014098775A (ja) * | 2012-11-13 | 2014-05-29 | Skg:Kk | 表示装置及び標識 |
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JPH11111994A (ja) | 1997-10-03 | 1999-04-23 | Sanyo Electric Co Ltd | 薄膜トランジスタ及び薄膜トランジスタの製造方法 |
EP2256808A2 (en) | 1999-04-30 | 2010-12-01 | Semiconductor Energy Laboratory Co, Ltd. | Semiconductor device and manufacturing method therof |
KR20040021758A (ko) * | 2002-09-04 | 2004-03-11 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | 다결정 실리콘 박막트랜지스터 제조방법 |
KR100560793B1 (ko) * | 2004-04-27 | 2006-03-13 | 삼성에스디아이 주식회사 | 반도체 소자 형성 방법 |
US20070187386A1 (en) * | 2006-02-10 | 2007-08-16 | Poongsan Microtec Corporation | Methods and apparatuses for high pressure gas annealing |
KR101239108B1 (ko) * | 2006-07-10 | 2013-03-06 | 주성엔지니어링(주) | 폴리 실리콘막의 제조 방법 및 이를 포함하는 박막 트랜지스터의 제조 방법 |
JP2008252068A (ja) | 2007-03-08 | 2008-10-16 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | 半導体装置及びその作製方法 |
KR101274708B1 (ko) * | 2008-06-25 | 2013-06-12 | 엘지디스플레이 주식회사 | 평판 표시장치용 어레이 기판 및 그의 제조방법 |
KR101408962B1 (ko) | 2008-07-01 | 2014-06-17 | 삼성디스플레이 주식회사 | 트랜지스터의 제조방법 및 이를 이용한 유기전계발광표시장치의 제조방법 |
KR20140021118A (ko) | 2012-08-07 | 2014-02-20 | 삼성디스플레이 주식회사 | 표시 장치 및 이의 제조 방법 |
KR20150010065A (ko) * | 2013-07-18 | 2015-01-28 | 삼성디스플레이 주식회사 | 산화물 반도체 소자의 제조 방법 및 산화물 반도체 소자를 포함하는 표시 장치의 제조 방법 |
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WO1992014268A1 (en) | 1991-01-30 | 1992-08-20 | Minnesota Mining And Manufacturing Company | Polysilicon thin film transistor |
JPH0824104B2 (ja) * | 1991-03-18 | 1996-03-06 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体材料およびその作製方法 |
US5545571A (en) * | 1991-08-26 | 1996-08-13 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of making TFT with anodic oxidation process using positive and negative voltages |
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US5899709A (en) * | 1992-04-07 | 1999-05-04 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for forming a semiconductor device using anodic oxidation |
US5366926A (en) | 1993-06-07 | 1994-11-22 | Xerox Corporation | Low temperature process for laser dehydrogenation and crystallization of amorphous silicon |
US5571744A (en) | 1993-08-27 | 1996-11-05 | National Semiconductor Corporation | Defect free CMOS process |
KR100299292B1 (ko) | 1993-11-02 | 2001-12-01 | 이데이 노부유끼 | 다결정실리콘박막형성방법및그표면처리장치 |
JP3982844B2 (ja) * | 1995-01-12 | 2007-09-26 | 株式会社日立国際電気 | 半導体製造装置及び半導体の製造方法 |
JP3503427B2 (ja) * | 1997-06-19 | 2004-03-08 | ソニー株式会社 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
-
1997
- 1997-10-06 JP JP9272772A patent/JPH11111998A/ja active Pending
-
1998
- 1998-10-02 US US09/165,771 patent/US6335232B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1998-10-02 KR KR1019980041646A patent/KR19990036851A/ko not_active Application Discontinuation
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Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US6335232B1 (en) | 2002-01-01 |
KR19990036851A (ko) | 1999-05-25 |
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