JPS6148979A - 多結晶シリコン薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents
多結晶シリコン薄膜トランジスタの製造方法Info
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- JPS6148979A JPS6148979A JP17103484A JP17103484A JPS6148979A JP S6148979 A JPS6148979 A JP S6148979A JP 17103484 A JP17103484 A JP 17103484A JP 17103484 A JP17103484 A JP 17103484A JP S6148979 A JPS6148979 A JP S6148979A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- 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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- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
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- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/786—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film
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- H01L29/78618—Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film with supplementary region or layer in the thin film or in the insulated bulk substrate supporting it for controlling or increasing the safety of the device characterised by the drain or the source properties, e.g. the doping structure, the composition, the sectional shape or the contact structure
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は大面積基板に低温プロセス(約600℃以下)
により、ソース領域及びドレイン領域を形成して作製さ
れる多結晶シリコン薄膜トランジスタの製造方法に関す
る。
により、ソース領域及びドレイン領域を形成して作製さ
れる多結晶シリコン薄膜トランジスタの製造方法に関す
る。
近年、多結晶シリコン薄Mは、薄膜トランジスタあるい
は太it池あるいはM OB (Metal Ocid
eBetnicondwctor )型トランジスタの
ゲート電極材料などに用いられ、その応用分野は拡大し
つつある。一方、非晶質シリコン薄膜は膜自体だ含まれ
る欠陥(ダングリングボンドなど)あるいは膜の熱的不
安定性などによって信頼性が非常に悪い。
は太it池あるいはM OB (Metal Ocid
eBetnicondwctor )型トランジスタの
ゲート電極材料などに用いられ、その応用分野は拡大し
つつある。一方、非晶質シリコン薄膜は膜自体だ含まれ
る欠陥(ダングリングボンドなど)あるいは膜の熱的不
安定性などによって信頼性が非常に悪い。
従って信頼性及び安定性の優れた各種半導体デバイス(
WI膜トランジスタ、あるいは太陽電池など)を作製す
るためには、多結晶シリコン薄Mが適している。以下で
は、多結晶シリコン薄膜を用いた半導体デバイスについ
て述べる。
WI膜トランジスタ、あるいは太陽電池など)を作製す
るためには、多結晶シリコン薄Mが適している。以下で
は、多結晶シリコン薄膜を用いた半導体デバイスについ
て述べる。
多結晶シリコン薄膜をアクティブマトリクス基板を用い
て液晶ディスプレイなどを作製する場合には、透明絶縁
基板を使う必要がある。該透明絶縁基板としては通常石
英板が用いられるが、低コスト化のためには、耐熱温度
の低いガラス基板(コーニング7059など)を使って
、しかも大面積化してゆくことが必要である。これを実
現する為には低温プロセス(約600℃以下)を確立す
ることが必要である。
て液晶ディスプレイなどを作製する場合には、透明絶縁
基板を使う必要がある。該透明絶縁基板としては通常石
英板が用いられるが、低コスト化のためには、耐熱温度
の低いガラス基板(コーニング7059など)を使って
、しかも大面積化してゆくことが必要である。これを実
現する為には低温プロセス(約600℃以下)を確立す
ることが必要である。
従来、ソース領域及びドレイン領域を形成するには、熱
拡散法あるいはイオン打込み法などが知られている。熱
拡散法に関しては、接合深さが数μmと深くなってしま
い、ゲート部での寄生容量が増大し従って周波数特性が
不十分という欠点を有している。さらに、600℃以下
の低温では熱拡散はまったく期待できない。
拡散法あるいはイオン打込み法などが知られている。熱
拡散法に関しては、接合深さが数μmと深くなってしま
い、ゲート部での寄生容量が増大し従って周波数特性が
不十分という欠点を有している。さらに、600℃以下
の低温では熱拡散はまったく期待できない。
イオン打込み法によるソース領域及びドレイン領域形成
方法を第1図に示す。透明絶縁基板】の上に多結晶シリ
コン薄膜2を形成し、その上にゲート絶縁膜3を椎禎さ
せる。続いてゲート電極4を形成し、該ゲート電極をマ
スクとしたイオン打込み法(以後エバと略記する。)に
よりソース領域5゛笈びドレイン領域6を形成する。前
記透明絶縁基板として石英板を用いる場合は1000℃
以上の高温処理ができるので、前記ソース領域及びドレ
イン領域に導入された不純物原子は充分に活性化され、
エバによる格子のダメージも緩和される。さらに多結晶
シリコン薄膜中の結晶粒界付近に多量に存在するダング
リングボンドなどの欠陥が著しく低減され、結晶性が改
善される。ところが、低コスト化のためには前記透明絶
縁基板として耐熱温度は低いが安価なガラス基板を用い
る必要がある。このようにガラス基板を用いると600
℃以上の熱処理はできなくなる。従って不純物原子の活
性化は不充分であり、しかも結晶性の改善もできない。
方法を第1図に示す。透明絶縁基板】の上に多結晶シリ
コン薄膜2を形成し、その上にゲート絶縁膜3を椎禎さ
せる。続いてゲート電極4を形成し、該ゲート電極をマ
スクとしたイオン打込み法(以後エバと略記する。)に
よりソース領域5゛笈びドレイン領域6を形成する。前
記透明絶縁基板として石英板を用いる場合は1000℃
以上の高温処理ができるので、前記ソース領域及びドレ
イン領域に導入された不純物原子は充分に活性化され、
エバによる格子のダメージも緩和される。さらに多結晶
シリコン薄膜中の結晶粒界付近に多量に存在するダング
リングボンドなどの欠陥が著しく低減され、結晶性が改
善される。ところが、低コスト化のためには前記透明絶
縁基板として耐熱温度は低いが安価なガラス基板を用い
る必要がある。このようにガラス基板を用いると600
℃以上の熱処理はできなくなる。従って不純物原子の活
性化は不充分であり、しかも結晶性の改善もできない。
一方、イオン打込み装置は1台数億円と高価であり、ま
たイオン打込み処理のでき・る基板の最大限界は現在の
ところ6インチであり大面積化の観点からも不利である
。
たイオン打込み処理のでき・る基板の最大限界は現在の
ところ6インチであり大面積化の観点からも不利である
。
本発明は、耐熱温度の低いガラス基板上に、欠陥密度の
少ないNチャネル及びpチャネル多結晶シリコン薄膜ト
ランジスタを大面積にわたって作製することを可能にさ
せることが目的である。
少ないNチャネル及びpチャネル多結晶シリコン薄膜ト
ランジスタを大面積にわたって作製することを可能にさ
せることが目的である。
H2によって希釈されたPH3(フォスフイン)ガス、
あるいはB2H6Cジボラン)ガスをプラズマ分解する
ことによりソース領域及びドレイン領域を形成すること
が本発明の概要である。
あるいはB2H6Cジボラン)ガスをプラズマ分解する
ことによりソース領域及びドレイン領域を形成すること
が本発明の概要である。
第2図は、本発明の実施例を示す図である。同図(α)
に示すようにガラス基板7上に、多結晶シリコン薄膜8
を形成する。その上にゲート絶縁膜9を堆積させ、次い
でゲート電極lOを形成する。
に示すようにガラス基板7上に、多結晶シリコン薄膜8
を形成する。その上にゲート絶縁膜9を堆積させ、次い
でゲート電極lOを形成する。
続いて同図(b)で示すように該ゲート電極lOをマス
クとしてゲート絶縁膜9に示すような形にパターニング
しソース領域及びドレイン領域となる多結晶シリコン薄
膜の表面を露出させる。そして、Nチャネル薄膜トラン
ジスタを作製する場合は、PH。
クとしてゲート絶縁膜9に示すような形にパターニング
しソース領域及びドレイン領域となる多結晶シリコン薄
膜の表面を露出させる。そして、Nチャネル薄膜トラン
ジスタを作製する場合は、PH。
プラズマ雰囲気中に、Pチャネル薄膜トランジスタを作
製する場合tiB x E[sプラズマ雰囲気中にさら
すことにより、ソース領域11及びドレイン領域12を
形成する。この時、Hも同時に膜中に取り込ま孔る。プ
ラズマ発生装置としては、銹導結合型あるいは容量結合
型の通常のプラズマCVD装置を応用できる。前記PH
3ガスあるいはB2H,ガスはH2にて希釈されている
のでプラズマ雰囲気の温度は300℃以下におさえる。
製する場合tiB x E[sプラズマ雰囲気中にさら
すことにより、ソース領域11及びドレイン領域12を
形成する。この時、Hも同時に膜中に取り込ま孔る。プ
ラズマ発生装置としては、銹導結合型あるいは容量結合
型の通常のプラズマCVD装置を応用できる。前記PH
3ガスあるいはB2H,ガスはH2にて希釈されている
のでプラズマ雰囲気の温度は300℃以下におさえる。
+
これは膜中に取り込まれた■が外へ放出されるのを防ぐ
ためである。その後同図(C)に示すように層間絶縁膜
13を堆積させ、コンタクトホールをあけてソース電極
14及びドレイン電極15を形成して薄膜トランジスタ
が完成する。
ためである。その後同図(C)に示すように層間絶縁膜
13を堆積させ、コンタクトホールをあけてソース電極
14及びドレイン電極15を形成して薄膜トランジスタ
が完成する。
〔効果〕
本発明により、低−温(600℃以下)で、多結晶シリ
コン薄膜トランジスタを作製することができる。しかも
不純物拡散にイオン打込み装置を使わずにプラズマ分解
を用いるので4費用を大幅に低減させることができ、さ
らに、大面積基板に薄膜トランジスタを作製することが
可能となる。
コン薄膜トランジスタを作製することができる。しかも
不純物拡散にイオン打込み装置を使わずにプラズマ分解
を用いるので4費用を大幅に低減させることができ、さ
らに、大面積基板に薄膜トランジスタを作製することが
可能となる。
まず不純物の拡散にイオン打込み装置を使わなくてすむ
ということで装置にかかる費用は大幅に削減できる。プ
ロセスは低温でよいので安価なガラス基板を用いるこ、
とができる。さら′に平□行平板型のプラズマ発生装置
を使えば大面積基板に薄膜トランジスタを作り込むこと
ができるので、低コスト化に対して大きな効果がある。
ということで装置にかかる費用は大幅に削減できる。プ
ロセスは低温でよいので安価なガラス基板を用いるこ、
とができる。さら′に平□行平板型のプラズマ発生装置
を使えば大面積基板に薄膜トランジスタを作り込むこと
ができるので、低コスト化に対して大きな効果がある。
さらにアクティブマトリクス基板の大面積化に対しても
大きな効果が得られることになり、将来、壁かけテレビ
の実現に対する効果も大きい。
大きな効果が得られることになり、将来、壁かけテレビ
の実現に対する効果も大きい。
プラズマに用いるガスは、Nチャネル薄膜トランジスタ
を作る場合はPH,ガス、Pチャネル薄膜4 )ランジ
スタを作る場合はE2H,ガスを用いるが該PH3ガス
及びB2H,ガス共にH2で希釈されて込る。従ってプ
ラズマ雰囲気中にはHも多量に発生しており、多結晶シ
リコン薄膜を水素プラズマ処理する効果も得られる。多
結晶シリコンを水素プラズマ雰囲気にさらすと、結晶粒
界付近に存在するダングリングボンドがHによって終端
化されSz’−H結合が生成される。ダングリングボン
ドはトラップ中心として働くが、そのトラップ中心が減
少するため、従って易動度が増大するという効果がある
。本発明を笑施すれば、ソース領域及びドレイン領域を
形成すると同時に多結晶シリコン薄膜を水素プラズマ処
理することができるので易動度の向上が計れるという大
きな効果が期待できるものである。一方、水素プラズマ
によりトラップ中心を終端化しなからPあるいはI3を
ドーピングするので、不純物原子の活性化率も向上する
ものである。
を作る場合はPH,ガス、Pチャネル薄膜4 )ランジ
スタを作る場合はE2H,ガスを用いるが該PH3ガス
及びB2H,ガス共にH2で希釈されて込る。従ってプ
ラズマ雰囲気中にはHも多量に発生しており、多結晶シ
リコン薄膜を水素プラズマ処理する効果も得られる。多
結晶シリコンを水素プラズマ雰囲気にさらすと、結晶粒
界付近に存在するダングリングボンドがHによって終端
化されSz’−H結合が生成される。ダングリングボン
ドはトラップ中心として働くが、そのトラップ中心が減
少するため、従って易動度が増大するという効果がある
。本発明を笑施すれば、ソース領域及びドレイン領域を
形成すると同時に多結晶シリコン薄膜を水素プラズマ処
理することができるので易動度の向上が計れるという大
きな効果が期待できるものである。一方、水素プラズマ
によりトラップ中心を終端化しなからPあるいはI3を
ドーピングするので、不純物原子の活性化率も向上する
ものである。
以上述べてきたように、本発明は、信頼性のよい多結晶
シリコン薄膜を用い、安価なガラス基板上に大面黄にわ
たって薄膜トランジスタを作り込むことを可能にする。
シリコン薄膜を用い、安価なガラス基板上に大面黄にわ
たって薄膜トランジスタを作り込むことを可能にする。
しかも、多結晶シリコンに本質的に多量に含まれるダン
グリングボンドを低減させながらソース領域及びドレイ
ン領域を形成するという優れた不純物拡散方法を用いて
いるので薄膜トランジスタの易動度を増大させるという
効果もあわせて持っている。
グリングボンドを低減させながらソース領域及びドレイ
ン領域を形成するという優れた不純物拡散方法を用いて
いるので薄膜トランジスタの易動度を増大させるという
効果もあわせて持っている。
第1図はイオン打込み法を用いた従来の多結晶シリコン
薄膜トランジスタの製造方法を説明するための図であり
、第2図(α)〜(c)は、本発明により提案するプラ
ズマ分解法を用いた多結晶シリコンH膜トランジスタの
製造方法を説明するための図である。 以 上
薄膜トランジスタの製造方法を説明するための図であり
、第2図(α)〜(c)は、本発明により提案するプラ
ズマ分解法を用いた多結晶シリコンH膜トランジスタの
製造方法を説明するための図である。 以 上
Claims (2)
- (1)多結晶シリコン薄膜を用いた薄膜トランジスタに
おいて、ソース領域及びドレイン領域をPH_3(フオ
スフイン)またはB_2H_6(ジボラン)を含む反応
性気体をプラズマ分解することによりドーピングして形
成することを特徴とする多結晶シリコン薄膜トランジス
タの製造方法。 - (2)H_2(水素)によって希釈されたPH_3また
はB_2H_6を含む反応性気体をプラズマ分解するこ
とを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の多結晶シリ
コン薄膜トランジスタの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17103484A JPS6148979A (ja) | 1984-08-17 | 1984-08-17 | 多結晶シリコン薄膜トランジスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17103484A JPS6148979A (ja) | 1984-08-17 | 1984-08-17 | 多結晶シリコン薄膜トランジスタの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6148979A true JPS6148979A (ja) | 1986-03-10 |
Family
ID=15915857
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17103484A Pending JPS6148979A (ja) | 1984-08-17 | 1984-08-17 | 多結晶シリコン薄膜トランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6148979A (ja) |
Cited By (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JPH06252401A (ja) * | 1993-02-16 | 1994-09-09 | American Teleph & Telegr Co <Att> | Mosトランジスタ |
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US6410374B1 (en) | 1992-12-26 | 2002-06-25 | Semiconductor Energy Laborartory Co., Ltd. | Method of crystallizing a semiconductor layer in a MIS transistor |
US6544825B1 (en) * | 1992-12-26 | 2003-04-08 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of fabricating a MIS transistor |
US6638800B1 (en) | 1992-11-06 | 2003-10-28 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Laser processing apparatus and laser processing process |
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JPS6114762A (ja) * | 1984-06-29 | 1986-01-22 | Toshiba Corp | 薄膜電界効果トランジスタの製造方法 |
-
1984
- 1984-08-17 JP JP17103484A patent/JPS6148979A/ja active Pending
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