JPS59205761A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPS59205761A
JPS59205761A JP8112483A JP8112483A JPS59205761A JP S59205761 A JPS59205761 A JP S59205761A JP 8112483 A JP8112483 A JP 8112483A JP 8112483 A JP8112483 A JP 8112483A JP S59205761 A JPS59205761 A JP S59205761A
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JP
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film
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polycrystalline silicon
layer
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JP8112483A
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JPH0534837B2 (ja
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Toshimoto Kodaira
小平 寿源
Hiroyuki Oshima
弘之 大島
Toshihiko Mano
真野 敏彦
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Seiko Epson Corp
Suwa Seikosha KK
Original Assignee
Seiko Epson Corp
Suwa Seikosha KK
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor devices adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching, or capacitors or resistors with at least one potential-jump barrier or surface barrier, e.g. PN junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof  ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/66Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/68Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
    • H01L29/76Unipolar devices, e.g. field effect transistors
    • H01L29/772Field effect transistors
    • H01L29/78Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ゛本発明はMOB型半導体装置の製造方法に関するもの
であり、MOB型トシトランジスター性を向上させた半
導体装置の製造方法に関するものである。
半導体薄膜を用いた薄膜電界効果トランジスター(以下
TPTと言う)は、大面積の平面型表示装置の可能性か
ら、現在活発に開発研究が行なわれている。この様なT
PTは半導体薄膜内の電子移動度が低い為にON電流が
低く、十分な電流を得る為にはゲート電圧に5σ〜10
0ボルトという高圧を印加する必要が有り、又OFF特
性については非晶質薄膜ではあるが光電流が多く、従っ
てマトリックスのスイッチング素子の必要性であるON
電流とOFF′rt流の比約10’を得る為にはゲート
電圧を上記の様に高くシ、がつ表示素子に照射される光
の強度も制限しなければならない。又、T、V、画面の
様に゛フレーム周波数が固定した像を表示する為には上
記のON / OF F比のみならず、個々の電流値に
も制限が加えられ名。例えば液晶を駆動して、T、V、
画面を宍示する場合、OMt流は1マイクロアンペアが
必要であり、OF F IJ−りは約百ピコアンペア以
下が要求される。用いられる半導体薄膜の特性について
考察すれば、現在最も多く研究されているアモルファス
シリコンの場合OFFリークは非常に少ないが、電子移
動度が極端に小さい為にON電流が低く、TPTに応用
した場合、チャンネル巾が1〜2ミリメートルという大
きいものとし、ゲート電圧も高くしなければならない。
電子移動度の大きいテルルを用いたTPTは十分なON
電流は得られるもののそれに比例し、OFFリークが大
きく、チャンネル巾を狭くする必要があるカ、蓋産的に
みた実用的な値の5〜10ミクロンのチャンネル巾にし
ても実用的に十分な0IFFリークにならない。さらに
多結晶シリコン薄膜を用いたものは、アモルファスシリ
コンとテルルの両特性のほぼ中間的な特性を持っており
、0Ntili:流、0FFIJ−りとも上記TV像表
示に必要な特性に最も近いが、十分とはいえない。この
多結晶シリコンを用いたTPT特性について若干詳述す
る。第1図の多結晶シリコンを用いたTPTの1例の断
面図を示した。ガラス基板1上に島状に多結晶シリコン
2を設け、光示を熱酸化しゲート絶縁膜3とする。次に
ゲー)を極4を設けて、必要に応じ、イオン打ち込みに
よりゲー)を極4なマスクにし、半導体薄膜2のドレイ
ン及びソース領域に不純物を拡散する。さらに全面に絶
縁膜5を形成し、ドレイン及びソース領域上の絶縁膜に
コンタクトホールを開け、ドレイン及びゲート電極6を
設けてTF’Tが完成する。この様にして作ったTPT
の特性は、半導体薄膜2の膜厚により変化する。このデ
ータを示したのが第2図横軸に熱酸化前の多結晶シリコ
ンの膜厚をとり、ONi流、OFFリーク。
コンタクト抵抗をプロットしたものである。ON電流も
OF F IJ−りも多結晶シリコン2の膜厚が減少す
ると急速に特性が向上する。ON電流は第2図(α)に
示した様に膜厚が1500オングストロ一ム以上では膜
厚によらないがそれ以下で急激にONi流が向上する。
これは、多結晶シリコン膜厚が1500オングストロー
ム以下では、ゲート電圧印加により発生する空乏層の厚
みが膜厚により制限される為であり、同一ゲート電圧、
同一ドにイン電圧でON電流を測定した場合この様な特
性変化を示す。OFFリークは膜厚が1500オングス
トロ一ム以上でも膜厚によりリーク蝋がf化するが、7
500オングストローム以下になるとより急速に特性が
向上する。これに対し、多結晶シリコン2と、ドレイン
及びソース電極6のコンタクト抵抗は、膜厚が1200
〜1600オングストローム以下で急激に増大し、バラ
ツキも大きくなる。これは多結晶シリコシが薄い為に、
電極6と接する多結晶シリコン2がほとんど電極に溶解
してしまうためであり、シリコン膜厚が1000オング
ストローム以下になれば)絶縁膜のコンタクトフォトエ
ツチング時にシリコン膜がエツチング除去され、多結晶
シリコンと全く接触されなくなってしまう。
本発明は以上の欠点を考察してなされたものであり、特
性の非常に優れたTPTの製造方法を提供するものであ
る。以下本発明を図面により詳細に説明する。
第2図は多結晶シリコン2の熱酸化前の膜厚を横軸にと
ったグラフであり、従って熱酸化後の多結晶シリコンの
残り膜厚は薄くなっている。このデータは多結晶シリコ
ンの熱酸化膜の膜厚が1500オングストロームの場合
であり、この熱酸化により酸化膜に変わった多結晶シリ
コンは約700オングストロームである。これにより多
結晶シリコンの残り膜厚に対してコンタクト抵抗をプロ
ットし直したものが第2図(C)の破線である。
これにより多結晶シリコン膜厚が・700オングストロ
ームまでコンタクト抵抗は一定であり、安定している。
従って初期の多結晶シリコン膜厚を100オングストロ
ーム以下にしても、熱酸化時に少なくとも電極6と接触
する部分を耐酸化性被膜でおおい熱酸化を防げば、コン
タクト特性も安定し、TPTの特性〜も非常に優れたも
のになる。
第3図は本発明を実施したTPTの製造方法の1例を工
程を追って示したものである。まず従来と同様にして、
ガラス基板Z上に多結晶シリコン8を島状に形成する。
秋に全面に1000オングストローム程度の酸化シリコ
ン9及びWIt酸化性族の窒化シリコン1oを被着やは
り1000オングストロ一ム程度し、少なくともTPT
のチャンネル領域の窒化シリコン1o及び酸化シリコン
9′?i−エツチング除去する。これが第3図の(αン
である。次にこれを熱酸化しTPTのチャンネル領域へ
選択的に約2500オングストロームの酸化膜11を形
成し、第6図(A)となる。酸化後室化膜10をエツチ
ング除去し、さらに下地酸化膜9をエツチングする。酸
化膜のエツチング時に熱酸化膜11の表面層も酸化膜の
膜厚分だけ1000オングストロームエツチングされる
。これによりゲート1aRjNの膜厚は1500オング
ストロームとなり、従来と同じ膜厚となる。酸化膜9.
窒化膜10及び熱酸化膜のそれぞれの膜厚は上記の値に
限る必要はなく、他の膜厚値であってもさしつかえない
。これによりTPTのコンタクト部の多結晶シリコンの
膜厚は初期の膜厚のままで、チャンネル部の残り多結晶
シリコンの膜厚は薄く出来る。次に第3図(c)の様に
ゲート絶縁膜11上ヘゲート電極12を形成し1、これ
をマスクにし、多結晶シリコン8へ不純物をイオン打ち
込みにより導入する。不純物の拡散はイオン打ち込みの
みでなく、熱によるプレデポジシ曹ンでも良い。最後ニ
ハシヘーション用絶縁膜13を形成し、ソース及びドレ
インのコンタクトホールを開け、ドレ。
イン電極及びソース電極14を形成し、完成する。以上
の工程によりTFTを作る場合、初期の多結晶シリコン
の膜厚を1sooXとすると、熱酸化で25ooXの酸
化膜が形成され、その時に減少する多結晶シリコンの膜
厚は1100オングストロームであって、残りの多結晶
シリコン膜厚は400オングストロームである。これは
第2図のグラフCCL)t Cb)の横軸で1100オ
ングストロームに対応しており、ONt流、OFFリー
クとも格段にすぐれた特性である。他方多結晶シリコン
のコンタクト部での膜厚は1500オングストロームで
あって第2図(c)のグラフ上2200 オンfス) 
C2−ムの特性に対応する。よってコンタクト抵抗は、
安定して低い値を有し、なんら問題は無い。初期の多結
晶シリコンの膜厚を上記の1500オングストロームよ
り薄くする事が可能であり、コンタクト抵抗から見れば
1000オングストロームまで可能である。以上述べた
本発明の実施例においては第5図(S)の選択酸化後、
窒化膜10及び酸化膜9を全面エッチしたが、除去する
ことなく残して、TPTを完成する事も可能である。こ
の場合は熱酸化膜は、第3図の例の場合より酸化膜9の
膜厚だけ薄くする必要が有り、又、ソース・ドレインの
不純物導入でイオン打ち込みを行なう場合窒化膜10.
震化膜9を通して多結晶シリコン8に打ち込まなければ
ならない。以上本発明を実施例を用いて詳述したが、要
は半導体薄膜のチャンネル領域を選択的に熱酸化しゲー
ト絶縁膜とし、チャンネル領域の半導体N膜の残り膜厚
を薄くする事により、ON電流。
OFFリークとも良好な特性を得るとともに、コンタク
ト部の半導体薄膜の膜厚はコンタクト抵抗を安定して低
い値にするに十分な値を確保出来る。半導体薄膜は多結
晶シリコンに限らず、アモルファスシリコン、テルル等
他の物質に応用可能であって、又チャンネル領域の選択
的熱酸化は、他の酸化方法例えば、陽極酸化、プラズマ
酸化等も適用可能である。本発明を実施する事によって
TPTの特性が大巾に向上するので、この応用範囲は、
表示画素のスイッチングにとどまらず、従来不可能と考
えられていた、マトリックスアレーの駆動用トランジス
ターに適用可能等、広範囲な応用で出来る等本発明のも
たらす効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来におけるTPTの1例を示す断面図であり
、第2図(αン〜CC)は、多結晶シリコン薄膜の膜厚
によるTPTの特性変化を示したものである。又第3図
(α)〜(d)は本発明を実施したTFTの1例を工程
を追って示した断面図である。 以  上 第1図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、 絶縁性基板上に島状の半導体層が選択的に被着形
    成され、該半導体層を熱酸化して形成した絶縁膜な介し
    てゲート電極を形成し、前記半導体層に接して、前記ゲ
    ート電極の幅より広い間隔をもってゲート電極と重なら
    ないようにソース及びドレイン電極が配設されたMOa
    型半導体装置の製造方法において、少なくとも前記半導
    体層の前dピソース及びドレイン電極と接する部分は、
    耐酸化性被膜でおおった後に、前記半導体層を熱酸化す
    る事を特徴とするMOB型半導体装置の製造方法。
JP8112483A 1983-05-10 1983-05-10 半導体装置の製造方法 Granted JPS59205761A (ja)

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