JPS62221163A - 薄膜トランジスタの作成方法 - Google Patents

薄膜トランジスタの作成方法

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JPS62221163A
JPS62221163A JP6538486A JP6538486A JPS62221163A JP S62221163 A JPS62221163 A JP S62221163A JP 6538486 A JP6538486 A JP 6538486A JP 6538486 A JP6538486 A JP 6538486A JP S62221163 A JPS62221163 A JP S62221163A
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JP
Japan
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gas
gate insulating
thin film
insulating film
amorphous silicon
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Pending
Application number
JP6538486A
Other languages
English (en)
Inventor
Akihiro Hoshino
昭裕 星野
Isamu Shimizu
勇 清水
Toshimichi Oda
小田 俊理
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toppan Inc
Original Assignee
Toppan Printing Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS62221163A publication Critical patent/JPS62221163A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00Semiconductor 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
    • H01L29/66Types 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
    • H01L29/786Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

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】 (産業上の利用分野) 本発明は、ダイナミック駆動の液晶表示装置や光センサ
ー等に用いられる薄膜トランジスタの作成方法に関する
(従来の技術とその問題点) 電界効果型の薄膜トランジスタは、ダイナミック駆動の
液晶表示装置のスイッチング素子として賞用される気運
にある。第2図は、この薄膜トランジスタのうち最も一
般的な形とされる逆スタガード型を示す断面図であるが
、図において、基板(1)の上に金属クロム等からなる
ゲート電極(2)を設け、窒化ケイ素(SiNx)等か
らなるゲート絶縁膜(3)、アモル77 ス’/すニア
 ン(a−3i :H) 層(41を順次積層し、この
上にオーミックコンタクト層(5)を介して左右にソー
ス電極(6)とドレイン電極(7)を配置してなる。こ
のような薄膜トランジスタを作成する時、ゲート絶縁膜
(3)およびアモルファスシリコン膜(4)を堆積形成
する場合、同一チャンバー内で原料ガスの入れ換えを行
ない、連続的に行なうことが一般的であった。このよう
にチャンバー内から基板試料を出さずに連続的に行なう
ことは。
外気の汚れた雰囲気に汚染されないことを意味するから
、それ自体好都合である。しかし、将来的に見て、薄膜
トランジスタを形成する基板の大形化あるいは量産化を
考えると、ひとつのチャンバーではゲート絶縁膜(3)
のみを堆積し1次のチャンバーでアモルファスシリコン
層(4)を堆積する不連続方式が、原料ガスの交換を行
なう手間がなく、かつ作成条件も一定化しやすいので、
実際的である。
この不連続方式では、基板試料は、一時的にもせよ外気
と接触することKなり、汚染されて、その物性が劣化す
ることが予想される。具体的にはゲート絶縁膜(3)の
汚染された表面の上にアモルファスシリコン膜(4)を
堆積すれば、ゲート絶縁膜(3)とアモルファスシリコ
ン膜(4)の界面に、電子のトラップ(たまり場)がで
き、薄膜トランジスタの特性を劣化させる。具体的には
しきい値電圧VTが増加する方向にシフトする。
また、アモルファスシリコン薄膜トランジスタは、大型
の壁かけテレビや、フラット・パネルディスプレイ(コ
ンピュータ用端末機)となる液晶表示装置の駆動用素子
として実用化が進んでいるが、現在のところ、薄膜トラ
ンジスタの長期間使用による経時劣化が問題になってい
る。第3図に示す曲線Bは、かかる経時劣化を示すもの
で、横・初をとると、この割合の値は1時間の経過にし
たがって低下していることが理解される。
(発明が解決しようとする問題点) 本発明は、液晶表示装置パネルの大型化や量産化に適す
る不連続方式で薄膜トランジスタを作成する方法を採用
し、しかも薄膜トランジスタのしきい値電圧VTの高電
圧側へのシフトを抑え、かつ長期使用に際してもON 
t K Ionの低下が起こりにくい、経時変化のない
薄膜トランジスタの作成方法を提供するものである。
(問題点を解決するための具体的手段)すなわち1本発
明は、プラズマ気相成長法を用いてゲート絶縁膜の上に
アモルファスシリコン層を堆積する工程を含む薄膜トラ
ンジスタの作成方法において、アモルファスシリコン膜
の堆積に先立って、ゲート絶縁膜の表面に対してエツチ
ング性を有するガスを接触させることを特徴とする薄膜
トランジスタの作成方法である。
(作用) エツチング性を有するガスを接触させたゲート絶縁膜の
表面は清浄化され、その表面層は若干エツチングされる
から新鮮で活性な表面となり、その上に形成されるアモ
ルファスシリコン層との接合性が良好となるから、トラ
ンジスタとして特性の優れたものが得られる。
(実施例) 以下に本発明の実施例を示す図面に基いて詳細に説明す
ると、第1図は、本発明の薄膜トランジスタを作成する
際に用いるプラズマCVD装置の一例を示す説明図であ
り、図において、CVD装置のチャンバーf81内には
、試料基板(9)を保持するホルダー(11が設置され
、該ホルダー〇〇に対向して例えば15.56 MHz
の高周波電源(111に連らなる高周波電極(121を
配蓋する。高周波を電極f121より発振させることに
より基板試料(9)の近傍にプラズマ領域を発生させる
ことができる。導入管(131は原料ガスまたは原料ガ
スとエツチング性を有するガスの混合ガスを導入するも
のであり、この導入管Q31とは流路管a9に水素ガス
を流し、途中にマイクロ波を発生させれば、水素ラジカ
ル(H”)をチャンバー内に導入することができる。水
素ラジカルは、ゲート絶縁膜に対してエツチング性を有
するガスの一種として用いることができる。チャンバー
力8)内のガス雰囲気は、左側の排出管畑に連なる真空
排気系(図示せず)により、排出されるものであり、ガ
ス体は右から左へ流れるものである。説明が前後したが
、ホルダーa■には基板試料(9)を加熱するためのヒ
ーターaηを備えており、また堆積の均一化のためにホ
ルダーαα自体を回転させる機構を付属させると良い。
ここで言う原料ガスとは、アモルファスシリコン層を堆
積することのできるガスであって、モノシラン(SiH
4)を水素ガス(F2)をキャリヤーガスとする混合ガ
スであることが多い。エツチング性を有するガスは、四
フフ化ケイ素(SiF4)、フッ素ガス(F2 )、水
素ガス(F2)などが例示でき、これらは、上記の原料
ガスと混合して入れられるか、もしくはそれ自体単独で
チャンバー(8)に導入される。
本発明は、アモルファスシリコン層をゲート絶縁層の上
に堆積するに先立って、ゲート絶縁層の表面にエツチン
グ性のあるガスを接触させるのであり、初期条件として
は、エツチング性を有するガス単独あるいは、エツチン
グ性を有するガスを原料ガスまたは水素ガスと混合した
ガス雰囲気をチャンバー(8)内に導入し、高周波電極
(121に電圧を印加してプラズマ放電を基板試料(9
)の近傍で起こし、しかる後、ある時期から、あるいは
除々に。
エツチング性を有するガスを原料ガスに置き換えて、ア
モルファスシリコン層の堆積を行なうものである。
エラチングル堆積の条件は1例えばチャンバー内の気圧
(キャリアーガスの気圧)を0,2〜0.4Torrに
設定し、原料もしくはエツチング性を有するガスのガス
流量を20〜60 SCCM、高周波出力10〜40W
15インチ径、基板温度200〜400℃に設定すると
良い。
原料ガスとしてSiH4、エツチング性を有するガスと
してSiF4を用い、キャリアーガスとして水素ガスを
用いた場合を述べると、まず始めに、ガラス基板上に金
属クロムのゲート電極をパターン状に形成した基板試料
を、第1図に示すプラズマCVD装置のホルダーに設置
し、キャリアーガスを水素とし、SiH4とNH5を原
料ガスとするプラズマCVD法により、SiNxのゲー
ト絶縁膜を堆積する。
次に、ゲート絶縁膜に対してエツチング性を有するガス
としてSiF4を用い、 SiF4をq SCCM。
SiH4を8 SCCMの流量にて、5〜20分間にわ
たってゲート絶縁膜の表面をエツチングし、プラズマ放
電を切らずに、続いて原料ガスのSiH4を17 SC
CMの流量で流し、エツチング性のあるガスを原料ガス
に置換する。このようにして得られたアモルファスシリ
コン層の上にオーミックコンタクト層、ドレイン、ソー
スの両電極を形成して。
その薄膜トランジスタとしてON電流の経時変化をみた
ところ、第3図の曲線Aに示すような特性を示し、明ら
かに、ゲート絶縁膜をエツチングしないでアモルファス
シリコン層を形成した従来例(曲線B)よりも優れた特
性であった。
上記の例の他に、エツチング性を有するガスの例として
水素ラジカル(He)を用いることもできる。この場合
は、第1図に示すプラズマCVD装置の流路管(19を
通してキャリアーガスであるヘリウム(He )と水素
ガス(F2)を流し、途中のマイクロ波発振電極(14
)より発生したマイクロ波により水素ラジカルを得るこ
とになる。流路管f151の流量としては、ヘリウム(
He) 0.28 Torrに、水素ガス1SCCM程
度で充分で、これでエツチング性のあるガスになりうる
。エツチング性を有するガスとしては、上述のほか、フ
ッ素ガス(F2)があげられる。
第4図は、本発明の薄膜トランジスタの作成方法によっ
て得られる薄膜トランジスタの模式断面図を示すが、2
1g2図の従来例とは異なり、ゲート絶縁膜(3)とア
モルファスシリコン層(4)の間に、エツチング操作と
堆積操作が共存していたアモルファスシリコン中間層(
4)′が介在することが示されている。
(発明の効果) 本発明によれば、ゲート絶縁膜の表面をエツチングし、
しかるのち、アモルファスシリコン層ヲ堆積するもので
あるから、ゲート絶縁膜とアモルファスシリコン層の界
面に、電子のたまり場(トラップ準位)ができに<<、
シたがってしきい値電圧VTの高電圧側へのシフトおよ
びON電流の経時劣化といった特性の悪化が抑えられる
ことがたしかめられた。しかも1本発明の作成方法によ
れば、ゲート絶縁膜を堆積した段階で、真空チャンバー
から基板試料を取り出し、外気にさらすようなことがあ
っても、外気によって汚染されたゲート絶縁膜の表面は
エツチングにより清浄化されるのであり、ゲート絶縁膜
とアモルファスシリコン層の堆積を別個の真空チャンバ
ーで行なう場合のような、を量化、大型化に対応する実
用的な作成方法でもある。
【図面の簡単な説明】
第1図は1本発明の薄膜トランジスタの作成方法に用い
られるプラズマCVD装置の一例を示す説明図であり、
第2図は従来の薄膜トランジスタの一例を示す断面図で
あり、第3図は本発明の作成方法による薄膜トランジス
タと従来の薄膜トランジスタのON電流の経時劣化を比
較して示すグラフ図であり、櫂4図は本発明の作成方法
による薄膜トランジスタの一例を示す断面図である。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)プラズマ気相成長法を用いてゲート絶縁膜の上に
    アモルファスシリコン層を堆積する工程を含む薄膜トラ
    ンジスタの作成方法において、アモルファスシリコン層
    の堆積に先立って、ゲート絶縁膜の表面に対してエッチ
    ング性を有するガスを接触させることを特徴とする薄膜
    トランジスタの作成方法。
  2. (2)エッチング性を有するガスが、それ自体単独でゲ
    ート絶縁膜の表面に接触する特許請求の範囲第1項記載
    の薄膜トランジスタの作成方法。
  3. (3)エッチング性を有するガスが、アモルファスシリ
    コンの原料となるガスと混合した状態でゲート絶縁膜の
    表面に接触する特許請求の範囲第1項記載の薄膜トラン
    ジスタの作成方法。
  4. (4)エッチング性を有するガスが、水素ガスと混合し
    た状態でゲート絶縁膜の表面に接触する特許請求の範囲
    第1項記載の薄膜トランジスタの作成方法。
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS63306668A (ja) * 1987-06-09 1988-12-14 Oki Electric Ind Co Ltd 薄膜トランジスタの製造方法
US5067437A (en) * 1988-03-28 1991-11-26 Kabushiki Kaisha Toshiba Apparatus for coating of silicon semiconductor surface
JP2015043456A (ja) * 2009-03-10 2015-03-05 株式会社半導体エネルギー研究所 半導体装置の作製方法

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5948961A (ja) * 1982-09-14 1984-03-21 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置の製造方法

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