JPS62274777A - Thin-film transistor and manufacture thereof - Google Patents

Thin-film transistor and manufacture thereof

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JPS62274777A
JPS62274777A JP11855586A JP11855586A JPS62274777A JP S62274777 A JPS62274777 A JP S62274777A JP 11855586 A JP11855586 A JP 11855586A JP 11855586 A JP11855586 A JP 11855586A JP S62274777 A JPS62274777 A JP S62274777A
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JP
Japan
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layer
thin film
polycrystalline silicon
serve
transition metal
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Pending
Application number
JP11855586A
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Japanese (ja)
Inventor
Akira Matsuno
明 松野
Tsuneo Miyake
三宅 常夫
Naoya Tsurumaki
直哉 鶴巻
Toru Nakagawa
徹 中川
Shuji Masumura
増村 修司
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.)
Komatsu Ltd
Original Assignee
Komatsu Ltd
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Publication date
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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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Abstract

PURPOSE:To realize with facility a microstructure at low temperature by a method wherein a transition metal silicide layer is formed to establish source.drain regions. CONSTITUTION:A polycrystalline silicon thin film to serve as an activation layer 2 is formed on a glass substrate 1, the activation layer 2 is subjeted to patterning, and then a silicon oxide film to serve as a gate insulating film 3 is deposited. On its top, a polycrystalline silicon film is deposited to serve as a gate electrode 4, subjected to patterning, and the gate insulating film 3 is subjected to patterning with the gate electrode 4 serving as a mask. A chrome thin film 6 is deposited, and subjected to thermal treatment for the formation of a chrome silicide layer 7 to serve as a contact forming layer along the interface between the silicon and chrome thin films. The chrome thin film 6 is removed, a silicon oxide film is formed to serve as an insulating layer 8, a contact hole (h) is provided, and then an electrode wiring pattern 9 is formed.

Description

【発明の詳細な説明】 3、発明の詳細な説明 〔産業上の利用分野〕 本発明は、薄膜トランジスタおよびその製造方法に係り
、特にソース・ドレイン電極のオーミック接触層の形成
に関する。
Detailed Description of the Invention 3. Detailed Description of the Invention [Field of Industrial Application] The present invention relates to a thin film transistor and a method for manufacturing the same, and particularly relates to the formation of ohmic contact layers for source and drain electrodes.

C従来技術およびその問題点〕 ガラスのような低廉な大面積透明基板上に2次元的に集
積してアクティブマトリックスにまとめ、これを液晶の
ような光学的活性物質とを組み合わせてパネル形ディス
プレイを実現することができることから、近年薄膜トラ
ンジシスタが注目されてきている。
C. Prior art and its problems] A panel-type display is created by two-dimensionally integrating active matrices on an inexpensive large-area transparent substrate such as glass, and combining this with an optically active material such as liquid crystal. Thin film transistors have attracted attention in recent years because they can be realized.

ところで、多結晶シリコン薄膜を活性層に用いた薄膜ト
ランジスタでは、OFF電流を低減するため、通常はノ
ンドープの多結晶シリコンを用いている。(特公昭59
−33 Ill 77号)しかしながら、活性層として
ノンドープの多結晶シリコンを用いた場合、ソース・ド
レイン電極と、活性層との電気的接触性が悪く、素子特
性を低下させる原因となっていた。
Incidentally, in a thin film transistor using a polycrystalline silicon thin film as an active layer, undoped polycrystalline silicon is usually used in order to reduce OFF current. (Tokuko Showa 59
-33 Ill No. 77) However, when non-doped polycrystalline silicon is used as the active layer, electrical contact between the source/drain electrodes and the active layer is poor, causing deterioration of device characteristics.

そこで、ソース・ドレイン電極と活性層との電気的接触
性を高めるために、ソース・ドレイン領域に不純物原子
を熱拡散したり、イオンインブラン仝−ジョン法により
イオンを打ち込んだ後アニールする方法により接触形成
層を形成する方法等が提案されている。
Therefore, in order to improve the electrical contact between the source/drain electrodes and the active layer, impurity atoms are thermally diffused into the source/drain regions, or ions are implanted using an ion implantation method and then annealed. Methods of forming a contact forming layer, etc. have been proposed.

しかし、熱拡散工程にしても、イオン注入工程における
アニール工程にしても、夫々例えば1200℃、100
0℃と高温工程を要する上、多結晶シリコンは結晶粒界
が多数存在するため粒界に優先的に拡散が進むため微細
な構造が作りにくいという問題があった。
However, both the thermal diffusion process and the annealing process in the ion implantation process are performed at, for example, 1200°C and 100°C, respectively.
In addition to requiring a high-temperature process at 0° C., polycrystalline silicon has a large number of grain boundaries, so diffusion preferentially progresses to the grain boundaries, making it difficult to create a fine structure.

本発明は、前記実情に鑑みてなされたもので、高温工程
を経ることなく、素子特性の良好な薄膜トランジスタを
提供することを目的とする。
The present invention has been made in view of the above-mentioned circumstances, and an object of the present invention is to provide a thin film transistor with good device characteristics without going through a high-temperature process.

〔問題点を解決するための手段〕[Means for solving problems]

そこで本発明では、薄膜トランジスタの活性層としての
多結晶シリコン層のソース・ドレイン領域の表面にオー
ミック接触形成層として遷移金属のシリサイド層を配設
するようにしている。
Therefore, in the present invention, a transition metal silicide layer is provided as an ohmic contact forming layer on the surface of the source/drain region of the polycrystalline silicon layer serving as the active layer of the thin film transistor.

また、本発明の方法では、薄膜トランジスタの製造にお
いて、活性層としての多結晶リコン層上に、遷移金属層
を形成した後、熱処理を行ない、遷移金属層と多結晶シ
リコン層の界面に遷移金属のシリサイド層を形成し、こ
れをソース・ドレイン領域への接触形成層としている。
Furthermore, in the method of the present invention, in manufacturing a thin film transistor, a transition metal layer is formed on a polycrystalline silicon layer as an active layer, and then heat treatment is performed to form a transition metal layer at the interface between the transition metal layer and the polycrystalline silicon layer. A silicide layer is formed and serves as a contact formation layer to the source/drain regions.

〔作用〕[Effect]

遷移金属とシリコン層表面との界面反応による遷移金属
のシリサイド層の形成にはせいぜい500℃程度という
、熱拡散やイオン注入後のアニール工程に比べて低い温
度の処理工程ですみ、また熱拡散やイオン注入によって
オーミック接触形成層を形成する場合に比べて素子領域
の微細化も容易となる。
The formation of a transition metal silicide layer through an interfacial reaction between the transition metal and the surface of the silicon layer requires a treatment process at a temperature of about 500°C, which is lower than thermal diffusion or an annealing process after ion implantation. Compared to the case where an ohmic contact forming layer is formed by ion implantation, it is easier to miniaturize the element region.

望ましくは、多結晶シリコン層上にゲート絶縁膜および
ゲート電極を形成した後、遷移金属層を堆積し、熱処理
した後、遷移金属層をエツチング除去するようにすると
よい。これにより、ゲート領域上ではゲート絶縁膜の存
在により界面反応は生じないためセルフアライメントで
オーミック接触形成層が形成される。
Preferably, after a gate insulating film and a gate electrode are formed on the polycrystalline silicon layer, a transition metal layer is deposited, heat treated, and then the transition metal layer is removed by etching. As a result, an ohmic contact formation layer is formed in self-alignment because no interfacial reaction occurs on the gate region due to the presence of the gate insulating film.

〔実施例〕〔Example〕

以下、本発明の実施例について、図面を参照しつつ詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings.

第1図(a)乃至第1図(g)は、本発明実施例の薄膜
トランジスタの製造工程を示す図である。
FIG. 1(a) to FIG. 1(g) are diagrams showing the manufacturing process of a thin film transistor according to an embodiment of the present invention.

まず、第1図(a)に示す如く、ガラス基板1上に減圧
CVD法により活性層2としての多結晶シリコン薄膜を
堆積する。
First, as shown in FIG. 1(a), a polycrystalline silicon thin film as an active layer 2 is deposited on a glass substrate 1 by low pressure CVD.

次いで、通常のフォトリソ法により該多結晶シリコン薄
膜をバターニングした後、第1図(b)に示す如<CV
D法により、ゲート絶縁膜3として、の酸化シリコン膜
を堆積する。
Next, after patterning the polycrystalline silicon thin film by a normal photolithography method, a CV
A silicon oxide film is deposited as the gate insulating film 3 by method D.

更に、この上層にゲート電極4として、多結晶シリコン
膜をCVD法により堆積し、第1図(c)に示す如く通
常のフォトリソ法によりバターニングする。
Furthermore, a polycrystalline silicon film is deposited as a gate electrode 4 on this upper layer by CVD method, and patterned by normal photolithography method as shown in FIG. 1(c).

続いて、前記ゲート電極4をマスクとしてゲート絶縁膜
3をバターニングする。(第1図(d))この後、第1
図(e)に示す如く、スパッタ法により、クロム薄膜6
を堆積した後、500℃30分程度の熱処理を行ない、
シリコンとクロム薄膜との界面に接触形成層としてのク
ロムシリサイド層7を形成する。
Subsequently, the gate insulating film 3 is patterned using the gate electrode 4 as a mask. (Figure 1(d)) After this, the first
As shown in Figure (e), a chromium thin film 6 is formed by sputtering.
After depositing, heat treatment is performed at 500°C for about 30 minutes,
A chromium silicide layer 7 as a contact forming layer is formed at the interface between silicon and the chromium thin film.

続いて、第1図(f)示す如く、クロム薄膜6をエツチ
ング除去する。
Subsequently, as shown in FIG. 1(f), the chromium thin film 6 is removed by etching.

そして最後に、CVD法により絶縁層8としての酸化シ
リコン膜を形成し、コンタクトホールhを穿孔した後、
スパッタ法によりアルミニウム薄膜を堆積し、フォトリ
ソ工程を経てソース・ドレイン電極9a、9b等の電極
配線パターン9を形成し、第1図(g)に示す如く、薄
膜トランジスタが完成せしめられる。
Finally, after forming a silicon oxide film as an insulating layer 8 by CVD and drilling a contact hole h,
An aluminum thin film is deposited by sputtering, and electrode wiring patterns 9 such as source/drain electrodes 9a, 9b are formed through a photolithography process, thereby completing a thin film transistor as shown in FIG. 1(g).

このようにして形成された薄膜トランジスタは、ソース
・ドレイン電極と活性層との間に接触形成層として低抵
抗のクロムシリサイド層が介在せしめられているため、
素子特性が極めて良好である。
The thin film transistor formed in this way has a low resistance chromium silicide layer interposed between the source/drain electrode and the active layer as a contact formation layer.
The device characteristics are extremely good.

また、従来の熱拡散やイオン注入による接触形成層に比
べ、高温工程を経ることなく形成でき、制御性良く形成
できるため素子領域の微細化も可能となる。
Furthermore, compared to conventional contact formation layers formed by thermal diffusion or ion implantation, it can be formed without going through a high-temperature process and can be formed with good controllability, making it possible to miniaturize the device area.

なお、実施例では、クロム薄膜を熱処理後、第1図(e
)に示す如く全てエツチング除去したが、配線パターン
が多層でないときは、フォトリソ法により、配線パター
ン90となる部分を残して第2図に示す如く選択的にエ
ツチング除去するようにすれば、電極配線パターンを新
たに堆積する工程が不要となる。
In addition, in the example, after the chromium thin film was heat-treated, the image shown in Fig. 1 (e
), but if the wiring pattern is not multi-layered, the electrode wiring can be removed selectively by photolithography, leaving only the portion that will become the wiring pattern 90, as shown in FIG. There is no need for a new process of depositing a pattern.

また、実施例では、活性層に対してゲート電極とソース
・ドレイン電極とが同じ側にあるコブラナ型の薄膜トラ
ンジスタについて説明したが、コプラナ型に限定される
ことなく、スタガ型の薄膜トランジスタにも適用可能で
あることはいうまでもない。
In addition, in the example, a coplanar thin film transistor in which the gate electrode and the source/drain electrodes are on the same side with respect to the active layer has been described, but the application is not limited to the coplanar type, but can also be applied to a staggered thin film transistor. Needless to say, it is.

更にまた、実施例では遷移金属としてクロム(Cr)’
を用いたが、クロムに限定されることなく、タングステ
ン(W)等、他の遷移金属を用いても良いことはいうま
でもない。
Furthermore, in the examples, chromium (Cr)' is used as the transition metal.
However, it is needless to say that other transition metals such as tungsten (W) may be used without being limited to chromium.

また活性層、電極材料、絶縁膜等についても、実施例に
限定されることなく、適宜選択可能である。またこれら
の膜の成膜方法としてもレーザアニール法、蒸着法、プ
ラズマCVD法、CVD法、スパッタ法等から適宜選択
可能である。
Further, the active layer, electrode material, insulating film, etc. are not limited to the examples and can be selected as appropriate. Further, the method for forming these films can be appropriately selected from laser annealing, vapor deposition, plasma CVD, CVD, sputtering, and the like.

〔効果〕〔effect〕

以上説明してきたように本発明によれば、ソース・ドレ
イイン領域へのオーミック接触形成層として、遷移金属
のシリサイド層を形成するようにしているため、低温工
程で形成でき、微細な構造を容易に形成することができ
る。
As explained above, according to the present invention, a transition metal silicide layer is formed as an ohmic contact formation layer to the source/drain region, so it can be formed in a low temperature process and a fine structure can be easily formed. can be formed.

また、拡散工程あるいはイオン注入工程が不要となるこ
とにより製造コストが大幅に低減される。
Further, since a diffusion process or an ion implantation process is not necessary, manufacturing costs are significantly reduced.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図(a)乃至(g)は、本発明実施例の薄膜トラン
ジスタの製造工程図、第2図は同製造工程図の変形例を
示す図である。 1・・・ガラス基板、2・・・活性層、3・・・ゲート
絶縁膜、4・・・ゲート電極、6・・・クロム薄膜、7
・・・接触形成層(クロムシリサイド)、8・・・絶縁
層、9・・・電極配線パターン、9a・・・ソース、9
b・・・ドレイン。 第1図(0)        第1図(e)第2図
1A to 1G are manufacturing process diagrams of a thin film transistor according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a diagram showing a modification of the same manufacturing process diagram. DESCRIPTION OF SYMBOLS 1...Glass substrate, 2...Active layer, 3...Gate insulating film, 4...Gate electrode, 6...Chromium thin film, 7
... Contact formation layer (chromium silicide), 8 ... Insulating layer, 9 ... Electrode wiring pattern, 9a ... Source, 9
b...Drain. Figure 1 (0) Figure 1 (e) Figure 2

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)活性層として多結晶シリコン層を用いた薄膜トラ
ンジスタにおいて、 ソース・ドレイン領域へのオーミック接触形成層を遷移
金属のシリサイド層から構成したことを特徴とする薄膜
トランジスタ。
(1) A thin film transistor using a polycrystalline silicon layer as an active layer, characterized in that an ohmic contact forming layer to the source/drain region is composed of a transition metal silicide layer.
(2)活性層として多結晶シリコン層を用いた薄膜トラ
ンジスタの製造方法において、 ソース・ドレイン領域へのオーミック接触形成層の形成
工程が、 前記多結晶シリコン層上に遷移金属層を形成する堆積工
程と、 前記多結晶シリコン層と遷移金属層との界面で界面反応
を生ぜしむべく、熱処理を行なう加熱工程と、 を含み、遷移金属のシリサイド層を形成する工程である
ことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
(2) In a method for manufacturing a thin film transistor using a polycrystalline silicon layer as an active layer, the step of forming an ohmic contact formation layer to the source/drain region is a deposition step of forming a transition metal layer on the polycrystalline silicon layer. , a heating step of performing heat treatment to cause an interfacial reaction at the interface between the polycrystalline silicon layer and the transition metal layer; and a step of forming a transition metal silicide layer. Method.
(3)前記オーミック接触形成層の形成工程が、前記活
性層上にゲート絶縁膜およびゲート電極を形成した後に
行なわれるようにしたことを特徴とする特許請求の範囲
第(2)項記載の薄膜トランジスタの製造方法。
(3) The thin film transistor according to claim (2), wherein the step of forming the ohmic contact forming layer is performed after forming a gate insulating film and a gate electrode on the active layer. manufacturing method.
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