JPS62254470A - 接合型薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents

接合型薄膜トランジスタの製造方法

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JPS62254470A
JPS62254470A JP9882286A JP9882286A JPS62254470A JP S62254470 A JPS62254470 A JP S62254470A JP 9882286 A JP9882286 A JP 9882286A JP 9882286 A JP9882286 A JP 9882286A JP S62254470 A JPS62254470 A JP S62254470A
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JP
Japan
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film
conductivity type
thin film
mask
semiconductor
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JP9882286A
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English (en)
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Masafumi Shinpo
新保 雅文
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Seiko Instruments Inc
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Seiko Instruments Inc
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • 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
    • H01L29/80Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier
    • H01L29/808Field effect transistors with field effect produced by a PN or other rectifying junction gate, i.e. potential-jump barrier with a PN junction gate, e.g. PN homojunction gate
    • H01L29/8086Thin film JFET's

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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、絶縁基板上の半導体薄膜いわゆるSD I 
 (Silicon又はSe+wiconductor
 on In5ulator)を用いた接合型薄膜トラ
ンジスタ(TPT)の製造方法に関する。
〔発明の概要〕
接合型SITやFET、バイポーラトランジスタ、ショ
ットキーゲート型FET等のTFTの製造方法で +11絶縁基板上にビームアニールされた高抵抗半導体
膜を島状に形成 (2)該島状半導体膜上に第1マスク膜と第2マスク膜
を積層して設け、第2マスク膜が第1マスク膜に対し、
オーバーハング状にする工程 (3)第2マスク膜をマスクに一導電型の第1.第2主
電極半導体領域を形成 (4)絶縁膜を堆積後筒1及び第2マスク膜を除去し絶
縁膜をリフトオフし、島状半導体膜に開孔部を形成 (5)第1導電膜を堆積し、前記開孔部に制御電極を形
成する工程より成る。高抵抗半導体膜の導電型、第1導
電膜の材質(金属又は半導体膜)等によって上記種々の
接合型TPTに適用出来る。
〔従来の技術〕
非晶質シリコン(a−si)や多結晶siを用いたTP
Tはガラス等の絶縁基板上に形成された絶縁ゲート型F
ETであり、主に液晶表示装置等に応用されている。し
かし上記半導体薄膜のキャリア移動度が低いために高速
動作に限界がある。移動度向上のためにレーザ等ビーム
アニールした半導体薄膜を用いる方法があるが、ゲート
絶縁膜はやはり低温で堆積するため膜質に問題があり、
しきい値電圧vT、I等の制御や信鯨性向上が困難であ
った。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明は畝上の問題点を鑑みてなされたもので、低温製
造が可能でかつ電気的特性の制御性が良く、高速動作が
できるTPTの製造方法を提供するものである。
c問題点を解決するための手段〕 本発明による製造方法は、Sol構造の接合型SIT、
FET、バイポーラトランジスタ等に適用できるもので
、 体膜を島状に形成。
(2)この島状半導体膜上に第1及び第2マスク膜を順
次堆積し、制御電極形状に前記2層マスク膜を残すと共
に第2マスク膜を第1マスク膜に対しオーバーハング状
にする工程。
(3)第2マスク膜を用い島状半導体膜の両側に一導電
型の第1.第2主電極領域を選択形成。
(4)絶縁膜を堆積し、第1.第2マスク膜の除去によ
るリフトオフで、制W電極形成用開孔部を設ける工程。
(5)第1導電膜を堆積し制御電極形状する工程。
より成る。
第1.第2主電極領域の形成には、イオン注入や一導電
型半導体膜の堆積によって行う。
〔作用〕
本発明の製造方法によるTPTは、接合型であるため絶
縁膜の膜質の影響を受けにクク、接合の特性できまる。
高抵抗半導体膜にレーザアニールされた単結晶または多
結晶膜であるため、基本的に低温プロセスである。それ
故、高速動作が可能なTFTが、ガラス等の低融点の基
板に大面積に形成できる利点を存する。
〔実施例〕
a、実施例I  SIT製造工程(第1図)第1図には
本発明を接合型ゲートをもつSITに適用した場合の製
造工程例を示す、第1図Talは絶縁基板1上にビーム
アニールされたn−3i膜2を島状に形成した断面であ
る。絶縁基板lには、ガラス、石英、セラミックス等の
絶縁物や、絶縁膜コートされたSiや金属が用いられる
。特に基板1がガラス等の低融点材料の場合には、表面
をSiO!や5i11++でコートすると有効である。
n−5i膜2の形成には、a−3iや多結晶Siをレー
ザ光、電子線、赤外線等のビームで溶融再結晶アニール
を用いる。n型不純物は、予めa−5i膜に添加したり
、アニール前または後にイオン注入等で添加される。
第1図中)は、島状n−5t膜2を横切る形で、即ち将
来のゲート電極形状に第1.第2マスク膜10゜20を
残した断面である。その際、第2マスク膜20を第1マ
スク膜に対しオーバーハング状になる様に、第2マスク
膜20をオーバーエッチする。第1、第2マスク膜to
、20には次工程のソース・ドレイン領域13.23の
選択形成や絶縁膜4の堆積に耐えられる膜が必要で、金
属、絶縁膜等が使用される。この例では第1マスク膜I
OにCr、第2マスク膜20にMo、A1.PIQ等を
用い、それぞれの厚さは例えば0.1〜0.2 u、 
0.5〜1 amである。第1図(clは、第2マスク
膜20をマスクにイオン注入によりn0ソース及びドレ
イン領域13.23をn−5i膜2内に形成した状態を
示す、その結果、第2マスク膜20の下部にはn−チャ
ンネル領域12が形彫される。イオン注入時にマスクに
は、第2マスク膜20の選択エッチ時のレジストもその
一部に使える。第1図+dlは、絶縁膜4を堆積後筒1
.第2マスクM10.20を除去して、絶縁膜4に開孔
部を設けた断面である。絶縁膜4はSiOx、 SiN
x等で、PCVD、光CVD等のCVDやスバフタ等で
堆積される。その厚みは例えば0.3〜0.5μmであ
る。
第1図+111は、第1amtWA5とし7P”5iW
j4を堆積して選択エッチによりP゛ゲート電極15を
形成した状態である。P″St膜にはP″a−5i膜や
多結晶5illが用いられ、ビームアニールで低抵抗化
と共にn−チャンネル領域12内にPゲート領域115
も形成され、かつn°ソースドレイン領域13.23の
活性化も図れる。このアニールはP″St膜を溶融させ
る温度以下で行う。
第1図(flは、絶縁JPJ4にコンタクト開孔を設け
、第2導電膜6を堆積選択エッチして、例えばソース配
線16.ドレイ配vA26.ゲート配線(図示せず)を
設けた完成断面である。必要に応じコンタクト開孔前に
フィールド絶縁膜も堆積できる。
本例はnチャンネルSITの例であるが、各領域の導電
型を逆にしてPチャンネルも同様に製造できる。短チャ
ンネル化のためには、第1マスク膜10のオーバーエッ
チ量を増加して行えると共に、n9ソースドレイン領域
13.23とPゲート領域115の間の容量低下、耐圧
向上ができる。そのためにはさらに、絶縁膜4の堆積を
より平均自由行程の小さい条件で行う。
SITでは、n−チャンネル領域12とPゲート領域1
15の接合によりn−チャンネル領域12が空乏層化す
る様、不純物密度や寸法が選ばれる。その値の選択によ
っては、通常の接合型FETとしても本発明は適用され
る。
b、実施例2 バイポーラトランジスタ(第2図)第2
図は本発明の製造方法が適用された横型バイポーラトラ
ンジスタの構造例である。第1図と同様な製造工程を用
いているが、高抵抗半導体薄膜2としてP−3i膜を用
いており、これがP−ベース領域12となる。第1.第
2主電極領域13.23はそれぞれn゛エミツタn°コ
レクタ領域となり、制御電極15はP°ベース電極とな
る。
C1実施例3  SIT構造例(第3図)第3図は第1
図の実施例をさらに応用した場合のSIT構造例である
。実施例1における工程で絶縁膜4のリフトオフ(第1
図cd))の後、P型イオンをn′チャンネル61 M
i 12の基板!側界面にイオン注入してP壁領域21
5を設け、界面の欠陥の影響を低減したものである。そ
の際の選択イオン注入のマスクには絶縁1t!i!4が
使用される。
d、実施例4  MESFET製造工程(第4図)第4
図にはショットキー・ゲート型FET(MESFF、T
)に本発明を適用した製造工程例を示す。
第4図(alは、実施例1と同様n−5t膜12上に第
1、第2マスク膜10.20を選択形成した断面(第1
図(bl)である、第41!I(b)は、実施例1のイ
オン注入のかわりにn″SiSi膜3した状態を示す。
n”5illW3には、n”a−5i膜やn′″多結晶
5i膜が用いられPCVD、光CVD等CVDの他に蒸
着、スパッタ等で堆積できる。
n”si膜3の低抵抗化にはやはりビームアニールが効
果的である―また、この工程ではn”5ill!Jが不
要部(基+i を上など)にもつくので、不要部を選択
除去する必要がある。この選択エッチの後、第4図(C
)の様に絶縁膜4を堆積する。その後、第2マスク膜2
0上のn”si膜3、絶縁膜4をリフトオフする。第4
図(dlは、ショットキー金属を第1導電膜5として堆
積し、シッットキーゲート電極15を形成した断面であ
る。第4図(@)は、必要に応シフイールド絶縁膜7を
堆積し、コンタクト開孔後各配線を形成して完成した断
面である。
この例の様にn″SISI膜3によってソース・ドレイ
ン領域13.23等の第1.第2主電極領域の形成が可
能であり、これは接合型SIT、FETやバイポーラト
ランジスタにも適用できる。この場合も、n″StSt
膜3時の平均自由行程より絶縁Wi4の堆積時のそれを
短くすることが有効である。
〔発明の効果〕
本発明は、11I御電極構造がPN接合やショットキー
接合の電界効果型トランジスタであるSITやFET、
また制御電極がベースであるバイポーラトランジスタ等
の接合型TPTの製造のすべてに適用できる。セルファ
ライン工程を利用しているため、制御電極の幅の微細化
が容易なためSO1構造と相まって高速性能の向上に有
効である。
本発明による製造方法は、ビームアニールStに限らず
他の半導体薄膜にも適用される。また、本発明によって
製作されたTPTは高速、低消費電力、高信鎖性の特徴
を有するため、例えば大面積TPT液晶パネルの駆動回
路等に適用される一方、a −S i Illデバイス
との混載化、多層IC化への応用も可能である。
【図面の簡単な説明】
第1図(al〜(flは本発明によるSITの製造工程
断面図、第2図と第3図はそれぞれ本発明を用いたバイ
ポーラトランジスタとSITの構造断面図、第4図18
)〜talは本発明によるMESFETの製造工程断面
図である。 ■・・・基板    2・・・n−3i膜3・・・n”
si膜 4・・・絶縁膜 5・・・第1導電膜(P″Si膜または金属)6・・・
第2導電II!  10・・・第1マスク膜13・・・
n9第1主電極領域(ソースまたはエミッタ) 15・・・制御電極(ゲートまたはベース)20・・・
第2マスク膜 23・・・n′第2主電Ha 8i域(ドレインまたは
コレクタ) 以上 出願人 セイコー電子工業株式会社 ノ(イ4ホ0−ラトラン二゛スタΦ矛鵜濫「1面0ワ第
2図 SIT句Sg前面図 第3vA

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)(a)絶縁基板上に一導電型もしくは逆導電型不
    純物を含む半導体薄膜を堆積し、エネルギービームで溶
    融・再結晶化して高抵抗半導体薄膜とする第1工程 (b)前記高抵抗半導体薄膜を選択エッチして島状領域
    とする第2工程 (c)前記島状領域を横切る様に第1マスク膜とその上
    の第2マスク膜を選択形成し、かつ第1マスク膜に対し
    第2マスク膜をオーバーハング状にする第3工程 (d)前記第2マスク膜をマスクに高抵抗半導体膜をは
    さんで互いに離間する一導電型不純物を含む第1主電極
    半導体領域と第2主電極半導体領域を形成する第4工程 (e)絶縁膜を堆積後、第1及び第2マスク膜を除去す
    ることにより高抵抗半導体膜を第1又は第2マスク膜の
    形状に露出する第5工程 (f)第1導電膜を堆積後、選択エッチにより前記露出
    した高抵抗半導体膜に接する制御電極を形成する第6工
    程とから成る接合型薄膜トランジスタの製造方法。
  2. (2)前記高抵抗半導体膜が一導電型であり、前記第1
    導電膜が逆導電型半導体膜であり、第1及び第2主電極
    領域が一導電型ソース及びドレイン領域、制御電極が逆
    導電型ゲート電極であることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の接合型薄膜トランジスタの製造方法。
  3. (3)前記高抵抗半導体膜が一導電型であり、前記第1
    導電膜が金属であって、第1及び第2主電極領域が一導
    電型ソース及びドレイン領域、制御電極がショットキー
    ゲート電極であることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の接合型薄膜トランジスタの製造方法。
  4. (4)前記高抵抗半導体膜が逆導電型であり、前記第1
    導電膜が逆導電型半導体膜であって、第1及び第2主電
    極領域が一導電型エミッタ及びコレクタ領域、制御電極
    がベース電極であることを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の接合型薄膜トランジスタの製造方法。
  5. (5)前記第4工程における第1及び第2主電極領域の
    形成が一導電型不純物のイオン注入でなされることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項から第4項いずれか記載
    の接合型薄膜トランジスタの製造方法。
  6. (6)前記第4工程における第1及び第2主電極領域の
    形成が一導電型半導体膜を堆積する工程と、不要部の一
    導電型半導体膜を除去する工程とから成ることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項から第4項いずれか記載の接
    合型薄膜トランジスタの製造方法。
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