JPS6286761A - Structure and manufacture of thin film transistor - Google Patents
Structure and manufacture of thin film transistorInfo
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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
Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）一
本発明は絶縁物基板上の電界効果型トランジスタの構造
及び製造方法に関するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION (Field of Industrial Application) The present invention relates to the structure and manufacturing method of a field effect transistor on an insulating substrate.
（従来の技術）
液晶や薄膜発光素子を用いた画像表示装置や、アモルフ
ァス・シリコンを用いた光センサーを駆動するのに、多
結晶シリコン薄１換トランジスタが、使用され始めてい
る。(Prior Art) Polycrystalline silicon thin monolithic transistors are beginning to be used to drive image display devices using liquid crystals or thin film light emitting elements, and optical sensors using amorphous silicon.
例えば、ジャーナル・オプ・アプライド・フィジックス
第５５巻 １９８４年１５９０ページ（Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ５５ １５
９０（１９８４））の［スイン・フィルム・オン・モレ
キュラ・ビーム・デボジッテッド・ポリクリスタルライ
ン・シリコンＪ （’Ｔｈｉｎ−ｆｉ１ｍ ｔｒａｎｇ
ｉａｔｏｒａｏｎ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ −ｂｅａｍ−
ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ
ｓｉｌｉｃｏｎ”）やエクステンプイツト・アブストラ
クツ・オフ・ザ・シックスティーンス（１９８４インタ
ーナシロナル）コンファレンス・オン・ソリッド・ステ
ート・デパイシズ・アンド・マテリアルズ、コーベ＊
１９８４ （Ｅｘｔｅｎｄｓｄ Ａｂｓｔｒａｃｔｓ
ｏｆｔｈｓ １６ｔｈ （１９８４Ｉｎｔｅｒｎａｔｉ
ｏｎａ１） Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅｏｎ Ｓｏ、１１ｄ
５ｔａｔｅ Ｄｅｖｉｅｅｓ ａｎｄ Ｍａｔｅｒｉ
ａｌｓ 、Ｋｏｂｅ１９８４） 中の５５５ページから
の「セミトランスペアレント・メタル−Ｓｔ・ エクス
）ｃｒ−ズ・７オ・ａ−ＳドＨ・フォトダイオーズ・ゼ
ア・アプリケーション・トウ・ア・コンタクト−タイプ
・リニア・センサ愉アレイ（’Ｓｅｍｉｔｒａｎｓｐａ
ｒｅｎｔＭｅｔａｌ−８ｉ Ｅｌｅｃｔｒｏｄｅｓ ｆ
ｏｒ ａ−８１：ＨＰｈｏｔｏｄｉｏ−ｄｅｓ ａｎｄ
Ｔｈｅｉｒ ＡｐｐＨｅａｔ１ｏｎ ｔｏ ａ Ｃｏ
ｎｔａｃｔ−ｔｙｐｅＬｌｎｅａｒ ５ｅｎｓｏｒ Ａ
ｒｒａｙ’）や５６３ページからの［ハイ・トランスコ
ンダクタンス・５ｌ−ＴＰＴ’Ｓ・ユージング・Ｔａ１
０６７ イルムズ・アズ・ケート・インシュレイターズ
」（”Ｈｌ ｇｈ Ｔｒａｎｓｃｏｎｄｕ−ｃｔａｎｅ
ｅ Ｓ １−ＴＦＴ’ ｓ Ｕｓｌｎｇ Ｔｍ１０３
Ｆｉｌｍｓ ａｓＧａｔｅ Ｉｎ５ｕｌａｔｏｒｓ ’
） Ｋその例がみられる。For example, Journal of Applied Physics, Volume 55, 1984, page 1590 (Journal
of Applied Physics 55 15
90 (1984)) ['Thin-film on molecular beam deposited polycrystalline silicon J'
Iatoraon molecular -beam-
deposited polycrystalline
silicon”), Extemporaneous Abstracts Off the Sixteenth (1984 International) Conference on Solid State Dematerials and Materials, Kobe*
1984 (Extended Abstracts
ofths 16th (1984 International
ona1) Conference So, 11d
5tate Devices and Materi
als, Kobe 1984) from page 555 of ``Semi-transparent metal-St. Sensor array ('Semitranspa)
rentMetal-8i Electrodes f
or a-81: HP Photodio-des and
Their AppHeat1on to a Co
ntact-typeLlnear 5ensor A
rray') and [High Transconductance 5l-TPT'S Using Ta1 from page 563]
067 “Illums as Kate Insulators” (“Hl gh Transcondu-ctane”)
e S 1-TFT's Uslng Tm103
Films asGate In5ulators'
) K An example of this can be seen.
この多結晶シリコン薄膜は通常ＣＶＤ法（例えば、エク
ステンデッド アプストラクツ ォブザ シックスティ
ーンス （１９８４インターナシ１ナル）コンファレン
ス オン ソリッド ステー）ｆバインダ アンド マ
テリアルズ、コーセンサ ウィズ ポリＳｓ Ｔ、Ｆ
、Ｔ、 トライバーズＪ （Ｅｘｔ＠ｎｄｅｄ Ａｂ
ｓｔｒａｅｔｓ ｏｆ ｔｈｅ １６−ｔｈ（１９８４
Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａ１） Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ
ｏｏ ５ｏｌｉｄＳｔａｔｅ Ｄｅｖｌｅｅｓ ａｎ
ｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ 、 Ｋｏｂ＠、 １９８４ｐ
ｐ ５５９−５６２ ”Ｃｏｒｎｐｌｓｔｅｌｙ Ｉｎ
ｔｅｇｒａｔｅｄ ａ−８ｔ ：ＨＬｉｎｅａｒ Ｉｍ
ａｇｅ ５ｅｎｓｏｒ ｗｉｔｈ Ｐｏ１ｙ ３１ Ｔ
、Ｆ、Ｔ。This polycrystalline silicon thin film is usually produced using a CVD method (e.g., Extended Abstracts from the Sixteenth Conference on Solid Stay), Binder and Materials, Cosensor with PolySs T, F.
, T, Tribirds J (Ext@nded Ab
Straets of the 16-th (1984
International1) Conference
oo 5 solidState Devlees an
d Materials, Kob@, 1984p
p 559-562 “Cornplstely In
tegrated a-8t :HLinear Im
age 5 sensor with Poly 31 T
,F,T.
Ｄｒｉｖｅｒａ”））や超高真空蒸着法（例えば、ジャ
ーナル・オフ・アプライド・フィジックス ５５巻（１
９８４年）１５９０ページの「スインーフィルムトラン
ジスタズ オン モレキエラービーム デホシッテッド
ポリクリスタルライン シリコン」（Ｊｏｕｒｎａｌ
ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ ５５ （
１９８４）１５９０ ”Ｔｈｉｎ−ｆｉｌｍ ｔｒａ
ｎｓｉｓｔｏｒｓ ｏｎ ｍｏｌｅｃｕｌａｒ−ｂｅａ
ｍ−ｄｅｐｏｓｉｔ＠ｄ ｐｏｌｙｃｒｙｓｔａｌｌｉ
ｎｅ ５ｉｌｉｃｏｎ”））で作られる。この様な方法
によシ得られる多結晶薄膜の結晶粒径は、１００〜１０
０ＯＡ程度のものである。Drivera”) and ultra-high vacuum deposition methods (e.g., Journal of Applied Physics Vol. 55 (1)
984) page 1590, ``Swim-Film Transistors on Molecule Error Beam Defosited Polycrystalline Silicon'' (Journal
of Applied Physics 55 (
1984) 1590 “Thin-film tra
nsisters on molecular-bea
m-deposit@d polycrystalli
The crystal grain size of the polycrystalline thin film obtained by this method is 100 to 10
It is about 0OA.
このため、多結晶薄膜を用いてＭＯ８ＦＥＴ構造のデバ
イスを作成した時、チャネル中に必ず結晶粒界が存在す
ることとなる。しかし、この結晶粒界によるキャリアの
散乱のため、移動度が、限られ、さらには、良好なｐｎ
接合が得られない。（例えば、ソリッド・ステート・エ
レクトロニクス 第２５巻（１９８２年）６７ページか
らの［グレインバクンダリー ステーク アンド ザ
キャラクタリステックス オフ ラテラル ポリシリコ
ンダイオーズ（５ｏｌｉｄ−８ｔａｔｅ Ｅｌｅｅｔｒ
ｏｉｃｓ ２５（１９８２） ６７ 帥Ｇｒａｉｎ
ｂｏｕｎｄａｒｙ ５ｔａｔｅｓ ａｎｄｔｈ
ｅ ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓ ｏｆ １ａｔｅ
ｒａｌ ｐｏｌｙｓｉｌｉ ｃｏｎｄｉｏｄｅｓ”））
このため、ＭＯ８ＦＥＴ構造のデバイスを作成した場合
、得られる薄膜トランジスタの実効移動度は限られ、該
薄膜トランジスタのオフを流は大きい。For this reason, when a MO8FET structure device is created using a polycrystalline thin film, grain boundaries will always exist in the channel. However, due to the scattering of carriers by these grain boundaries, the mobility is limited, and furthermore, the good pn
No bond can be obtained. (For example, from Solid State Electronics Volume 25 (1982) page 67 [Grain Bakundry Stake and the
Characteristics Off Lateral Polysilicon Diodes (5solid-8tate Eleetr
oics 25 (1982) 67 Grain
boundary 5tates andth
e characteristics of 1ate
ral polysili conditions”)
For this reason, when a device with MO8FET structure is created, the effective mobility of the obtained thin film transistor is limited, and the off current of the thin film transistor is large.
（′発明が解決しようとする問題点） これらを解決するために、再結晶化が行われる。('Problem that the invention seeks to solve) To solve these problems, recrystallization is performed.
これは、多結晶シリコンにレーザー、電子ビーム。This uses laser and electron beams on polycrystalline silicon.
ストリップ・ヒーターなどを用いて、熱を供給して、融
解せしめ、冷却固化の際、結晶化することを利用するも
のである。このとき、適当な方法によシ、結晶化する方
向を定めてやることにより、薄膜トランジスタの作られ
る部分が単結晶化される。（例えば、１９８１年 アイ
イーイーイー、アイディーエム（ＩＥＥＥ、ＩＥＤＭ
）２３２頁、［ストレス一二ンハンスト モビリティ
インＭＯＳ Ｆ Ｅ Ｔ ｓ ファプソケイティド
イン ゾーンーメルテングーリクリスタライズド ポリ
−８ＩフイルムズＪ （”５ｔｒｅｓｓ −ｅｎｈａｎ
ｃｅｄ ｍｏｂｉｌｉｔｙ ｉｎＭＯ８ＦＥＴｓ ｆ
ａｂｒｌｃａｔｅｄ ｉｎ ｚｏｎｅ−ｍ＠ｌｔｉｎｇ
−ｒｅｅｒｙ−ｓｔａｌｉｚａｄ ｐｏｌｙ Ｓｔ ｆ
ｉｌｍｓ ” ） ）多結晶シリコン薄膜においては、
シリコンの融点１４１７℃以下の温度で結晶粒径が犬き
くなることが、知られている。（例えば、ジャーナル
オブ エレクトロケミカル ソサイティ １３１６７５
（１９８４）など）
従って、融点以上の高温にならなくとも、再結晶化が可
能である。しかしながら、やはシシリコンの再結晶化に
は、１０００℃前後の高温が必要であり、このため使わ
れる絶縁物基板が、石英やサファイアなどと限られてい
た。This method utilizes the fact that heat is supplied using a strip heater or the like to melt the material, and when it is cooled and solidified, it crystallizes. At this time, by determining the direction of crystallization using an appropriate method, the portion where the thin film transistor is to be formed is made into a single crystal. (For example, in 1981, IEEE, IEDM
) 232 pages, [Stress 12 Hunger Mobility
In MOS FET s fapsocated
In Zone Meltenguri Crystallized Poly-8I Films J ("5tress-enhan"
ced mobility in MO8FETs f
abrlcated in zone-m@lting
-reery-stalizad poly St f
ilms”)) In polycrystalline silicon thin films,
It is known that the crystal grain size becomes large at temperatures below the melting point of silicon, 1417°C. (e.g. journal
of Electrochemical Society 131675
(1984), etc.) Therefore, recrystallization is possible even if the temperature does not exceed the melting point. However, recrystallization of silicon requires a high temperature of around 1000° C., and for this reason, the insulating substrates that can be used are limited to quartz, sapphire, and the like.
石英は、１０００℃以上に軟化点をもち、さらに、不純
物の少ない透明なガラス基板ではあるが、非常に高価で
ある。さらに、石英は、表面を平坦にすることが難しい
。Although quartz has a softening point of 1000° C. or more and is a transparent glass substrate with few impurities, it is very expensive. Additionally, quartz is difficult to flatten.
さて、前述した応用よシ、分かるように、基板は大面積
化が容易であシ、なおかつ安価であることが、有利であ
る。さらに、基板に作シ付けられる薄膜トランジスタは
、５０００Ｘ程度の膜厚の半導体薄膜より形成されるも
のである。このため、薄膜トランジスタの製造工程は使
用する基板の平坦性に大きく依存する。このような理由
から、平坦性がよく安価であるホウケイ酸ガラスが＃ｌ
模トランジスタ用基板として、最も実用的である。この
ホウケイ酸ガラスは６００〜７００℃に軟化点をもって
いる。As can be seen from the above-mentioned applications, it is advantageous for the substrate to be easily large-sized and inexpensive. Further, the thin film transistor formed on the substrate is formed from a semiconductor thin film having a thickness of about 5000×. For this reason, the manufacturing process of thin film transistors largely depends on the flatness of the substrate used. For these reasons, borosilicate glass, which has good flatness and is inexpensive, is
It is the most practical substrate for mock transistors. This borosilicate glass has a softening point of 600 to 700°C.
しかしながら、従来、十分な特性の薄膜トランジスタを
得るためには、シリコン＃膜を再結晶化しなければなら
なかった。この再結晶化温度にホウケイ酸ガラスは、耐
え得ないため、該シリコン薄膜を再結晶化できず、十分
なトランジスタ特性を得ることが出来なかった。However, conventionally, in order to obtain a thin film transistor with sufficient characteristics, it has been necessary to recrystallize the silicon film. Since borosilicate glass cannot withstand this recrystallization temperature, the silicon thin film could not be recrystallized and sufficient transistor characteristics could not be obtained.
本発明の目的は、上記欠点をなくした絶縁物基板上の簿
膜トランジスタを提供することにある。An object of the present invention is to provide a thin film transistor on an insulating substrate that eliminates the above-mentioned drawbacks.
（問題点を解決するための手段）
第１に本発明の薄膜トランジスタの構造は、絶縁物基板
上に設けられたシリコン薄膜を主要部とする薄膜トラン
ジスタの構造において、チャネルが形成されるシリコン
薄膜が、絶縁物基板上に設けられた再結晶化ゲルマニウ
ム薄膜と該再結晶化ゲルマニウム薄膜上のシリコン・ゲ
ルマニウム単結晶薄膜の２層構造上の、あるいは、絶縁
物基板上に設けられた再結晶化シリコン・ゲルマニウム
薄膜の１層構造上の、単結晶シリコン薄膜であることか
ら構成される。(Means for Solving the Problems) Firstly, in the structure of the thin film transistor of the present invention, in the structure of the thin film transistor whose main part is a silicon thin film provided on an insulating substrate, the silicon thin film in which the channel is formed is A two-layer structure of a recrystallized germanium thin film provided on an insulating substrate and a silicon germanium single crystal thin film on the recrystallized germanium thin film, or a recrystallized silicon germanium thin film provided on an insulating substrate. It is composed of a single-crystal silicon thin film on a single layer structure of a germanium thin film.
第２に本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、絶縁物
基板上に形成されたシリコン薄膜を主要部とする薄膜ト
ランジスタの製造方法において、絶縁物基板上にゲルマ
ニウム薄膜を成長し再結晶化ゲルマニウム薄膜上にシリ
コン・ゲルマニウム単結晶薄膜を成長し該シリコン・ゲ
ルマニウム単結晶薄膜上チャネルが形成されるシリコン
単結品薄１模を成長させる、あるいは、絶縁物基板上に
シリコン・ゲルマニウム薄膜を成長し再結晶化させ該再
結晶化シリコン・ゲルマニウム薄膜上に、チャネルが形
成されるシリコン単結晶薄膜を成長させることから構成
される。Second, the method for manufacturing a thin film transistor of the present invention is a method for manufacturing a thin film transistor whose main part is a silicon thin film formed on an insulating substrate. Growing a silicon-germanium single-crystal thin film and growing a silicon single-crystalline thin model on which a channel is formed on the silicon-germanium single-crystal thin film, or growing a silicon-germanium thin film on an insulating substrate and recrystallizing it. The method consists of growing a silicon single crystal thin film in which a channel is formed on the recrystallized silicon germanium thin film.
（作用）
本発明においては、ゲルマニウム薄膜が絶縁物基板上に
水素化ゲルマニウムガスなどを用いた気相化学反応法や
真空蒸着法などにより、形成される。この後、レーザー
やストリップ・ヒーターなどによシ、薄膜トランジスタ
が形成される領域にわたって、ゲルマニウム薄膜の再結
晶化がおこなわれ、単結晶領域が得られる。このとき、
該絶縁物基板は高温に晒されることとなる。(Function) In the present invention, a germanium thin film is formed on an insulating substrate by a vapor phase chemical reaction method using germanium hydride gas or the like, a vacuum evaporation method, or the like. Thereafter, the germanium thin film is recrystallized over the region where the thin film transistor is to be formed using a laser, a strip heater, etc. to obtain a single crystal region. At this time,
The insulating substrate will be exposed to high temperatures.
ところで、ゲルマニウムは６００℃程度の温度でも十分
な結晶成長がみられる。このため、再結晶化温度に耐え
得る基板として、石英基板に限らずホウケイ酸ガラスを
用いることができる。By the way, sufficient crystal growth of germanium is observed even at a temperature of about 600°C. Therefore, as a substrate that can withstand the recrystallization temperature, not only a quartz substrate but also borosilicate glass can be used.
該ゲルマニウム薄膜上に直接シリコンをエピタキシャル
成長させることができればよいが、ゲルマニウムの格子
定数は、５．６５７Ａとシリコンの格子定数５．４３１
Ａとズレが大きい。このため、第１層目のゲルマニウム
薄膜上に、直接シリコン薄膜を成長させることは難しい
。It is only necessary to epitaxially grow silicon directly on the germanium thin film, but the lattice constant of germanium is 5.657A and the lattice constant of silicon is 5.431.
There is a big difference from A. Therefore, it is difficult to grow a silicon thin film directly on the first germanium thin film.
ところで、シリコン・ゲルマニウム薄膜においては、組
成比を選ぶことによりシリコンの格子定数カラゲルマニ
ウムの格子定数までの間で、平均の格子定数を変えるこ
とができる。従って、ゲルマニウム薄膜上にシリコン薄
膜を成膜するときにくらべ、シリコン・ゲルマニウム薄
膜上にシリコン薄膜を成膜するときには、２層間の格子
定数のズレが小さくなる。By the way, in a silicon-germanium thin film, the average lattice constant can be changed between the lattice constant of silicon and the lattice constant of cara germanium by selecting the composition ratio. Therefore, when a silicon thin film is formed on a silicon-germanium thin film, the difference in lattice constant between the two layers is smaller than when a silicon thin film is formed on a germanium thin film.
従って、第１層目にゲルマニウム薄膜、第２層目にシリ
コン・ゲルマニウム薄膜を設けることで、シリコンに対
する格子定数のズレを小さくし、第３層目にシリコン薄
膜を結晶成長させることができる。Therefore, by providing a germanium thin film in the first layer and a silicon-germanium thin film in the second layer, it is possible to reduce the deviation of the lattice constant with respect to silicon, and to grow a silicon thin film in the third layer.
シリコン・ゲルマニウム薄膜は、水素化シリコンガスと
水素化ゲルマニウムガスの混合気体を用いた気相化学反
応法や、シリコンとゲルマニウムを同時に蒸着させる真
空蒸着法などにより、形成される。The silicon-germanium thin film is formed by a gas phase chemical reaction method using a mixed gas of silicon hydride gas and germanium hydride gas, or a vacuum evaporation method in which silicon and germanium are simultaneously deposited.
該シリコン・ゲルマニウム薄膜上のシリコン薄膜は、水
素化シリコンガスなどを用いた気相化学反応法や真空蒸
着法により形成されろう使用する基板が、比較的高温ま
で耐えられる場合、基板上に直接シリコン・ゲルマニウ
ム薄膜を成膜し、再結晶化させることで、成膜工程を簡
略化できる。再結晶化の際の温度は、シリコンとゲルマ
ニウムの組成比により変えることができる。The silicon thin film on the silicon germanium thin film may be formed by a vapor phase chemical reaction method using hydrogenated silicon gas or by a vacuum evaporation method.・By forming a germanium thin film and recrystallizing it, the film forming process can be simplified. The temperature during recrystallization can be changed depending on the composition ratio of silicon and germanium.
再結晶化の後、該シリコン・ゲルマニウム薄膜上にシリ
コン薄膜を上記と同じ方法で成長させる。After recrystallization, a silicon thin film is grown on the silicon germanium thin film in the same manner as described above.
このシリコン薄膜にゲート絶縁膜、ソース領域。A gate insulating film and a source region are formed on this silicon thin film.
ドレイン領域を設け、電界効果型トランジスタを形成す
る。トランジスタ領域が単結晶であるため、移動度が大
きく、オフ電流の小さな、電界効果型トランジスタを得
ることができる。A drain region is provided to form a field effect transistor. Since the transistor region is a single crystal, a field effect transistor with high mobility and low off-state current can be obtained.
ゲート絶縁膜としては、基板の耐熱温度にあわせて、水
素化シリコンガスと酸素あるいは笑気ガス（ＮＩＯ）
などの気相化学反応を利用して形成される酸化シリコ
ン膜が使われる。For the gate insulating film, silicon hydride gas and oxygen or laughing gas (NIO) can be used depending on the heat resistance temperature of the substrate.
Silicon oxide films are used, which are formed using gas-phase chemical reactions such as
ンース領域、ドレイン領域は、リンやホウ素などをイオ
ン注入して形成される。The source region and the drain region are formed by ion-implanting phosphorus, boron, or the like.
ソース電極、ドレイン電極、ゲート電極には、アルミニ
ウムなどの金属や多結晶シリコンが用いられる。A metal such as aluminum or polycrystalline silicon is used for the source electrode, drain electrode, and gate electrode.
（実施例）
以下に本発明の詳細な説明する。はじめに、ゲルマニウ
ム薄膜を再結晶化し作成した電界効果型トランジスタの
実施例を説明する。作成した電界効果型トランジスタの
断面図を第１図に示す。(Example) The present invention will be described in detail below. First, an example of a field effect transistor made by recrystallizing a germanium thin film will be described. A cross-sectional view of the produced field effect transistor is shown in FIG.
まず、ホウケイ酸ガラス１０１を有機洗浄した後、水素
化シリコンガスと酸素の反応によシ減圧下で酸化シリコ
ン膜１０２を表面と裏面に４５０℃で堆積する。これに
より、以降の製造工程において使用する酸により、基板
が腐食されるのを防ぐ。First, after organically cleaning the borosilicate glass 101, a silicon oxide film 102 is deposited on the front and back surfaces at 450° C. under reduced pressure by a reaction between hydrogenated silicon gas and oxygen. This prevents the substrate from being corroded by the acid used in subsequent manufacturing steps.
この後、該酸化シリコン膜上に真空蒸着法によりゲルマ
ニウム薄膜１０３を厚さ３０００Ａ形成した。Thereafter, a germanium thin film 103 having a thickness of 3000 Å was formed on the silicon oxide film by vacuum evaporation.
蒸着は、ｌ Ｘ １０” Ｔｏｒｒ 以下の圧力で行
われた。The deposition was performed at a pressure of less than 1×10” Torr.
この後、石英炉内で、石英ホルダーの上に基板を置き、
ストリップ・ヒーターをゲルマニウム８６１０３よｐ１
Ｍ離した位置におき、該ゲルマニウム薄膜が融解するま
でヒーター電流を流した。次に、約０．２ｍｍ／ ｓｅ
ｅ の速さで、試料の基板を動かして、該ゲルマニウ
ム薄＠１０３を再結晶化させた。これを真空槽内へ装着
し、シリコン・ゲルマニウム薄１１Ｋ １０４をゲルマ
ニウム薄膜１０３上へ厚さ約２００ＯＡ真空蒸着法によ
シ成長させた。このときの組成比は例えばシリコン・ゲ
ルマニウム＝６０：４０である。引き続き、同一の真空
槽内において、シリコン結晶１０５をシリコン・ゲルマ
ニウム薄膜１０４上へ厚さ約６００ＯＡ成長させた。After this, place the substrate on a quartz holder in a quartz furnace,
Strip heater with germanium 86103 p1
A heater current was applied to the germanium thin film at a position separated by M until the germanium thin film was melted. Next, about 0.2mm/se
The sample substrate was moved at a speed of e to recrystallize the germanium thin@103. This was placed in a vacuum chamber, and silicon-germanium thin film 11K 104 was grown on the germanium thin film 103 to a thickness of about 200 OA by vacuum evaporation. The composition ratio at this time is, for example, silicon/germanium=60:40. Subsequently, a silicon crystal 105 was grown to a thickness of about 600 OA on the silicon germanium thin film 104 in the same vacuum chamber.
この後、チャネル部分へのドーピングのため。After this, for doping into the channel part.
ホウ素イオンを約１００ ｋｅＶで約Ｉ Ｘ Ｉ Ｑ”
ｍ−”イオン注入した。さらに、以前と同様にして、酸
化シリコン膜を気相化学反応法によシ形成し、フォトリ
ソグラフィ一工程を行ない、該酸化シリコン膜をマスク
として、ンース領域１０６．ドレイン領域１０７のみに
リンイオンを約ｌＸｌ０１８ａＩｒ”イオン注入した。boron ion at about 100 keV
Furthermore, in the same manner as before, a silicon oxide film was formed by a vapor phase chemical reaction method, a photolithography process was performed, and using the silicon oxide film as a mask, the drain region 106. Phosphorus ions were implanted into only the region 107 by about 1X1018aIr''.
こののち、ドーパントの活性化のため、約６００℃で約
３０分のアニールを行った。Thereafter, annealing was performed at about 600° C. for about 30 minutes to activate the dopant.
同様の気相化学反応法により、酸化シリコン膜であるゲ
ート絶縁ＩＰＪ１０８を形成し、アルミニウム金属を真
空蒸着し、フォトリソグラフィ一工程を経てンース電極
１０９．ドレイン電極１１０゜ゲート電極１１１を形成
した。A gate insulating IPJ 108, which is a silicon oxide film, is formed by a similar vapor phase chemical reaction method, aluminum metal is vacuum deposited, and a base electrode 109 is formed through a photolithography process. A drain electrode 110° and a gate electrode 111 were formed.
この後、ソース領域とソース電極あるいはドレイン領域
とドレイン電極間のオーミック接触を完全なものにする
ために約４５０℃のアニールを行い、薄膜トランジスタ
の特性を測定した。この結果、電界効果移動度１１２（
！Ｊ／Ｖ−Ｂ＋ｅｃ 、 オン・オフ比１０Ｂの特性
を得た。Thereafter, annealing was performed at about 450° C. to perfect ohmic contact between the source region and the source electrode or between the drain region and the drain electrode, and the characteristics of the thin film transistor were measured. As a result, the field effect mobility is 112 (
! A characteristic of J/V-B+ec and an on-off ratio of 10B was obtained.
次に、シリコン・ゲルマニウム薄膜を再結晶化した例を
述べる。作成した電果効果型トランジスタの断面図を第
２図に示す。Next, an example in which a silicon germanium thin film is recrystallized will be described. FIG. 2 shows a cross-sectional view of the produced field effect transistor.
石英ガラス２０１を洗浄した後、真空蒸着によシシリコ
ン・ゲルマニウム薄膜２０２を厚さ約３０００Ｘ形成し
た。蒸着は、約２Ｘ １０−’ ｔｏｒｒ以下の圧力で
おこなわれた。このときの組成比は約シリコン：ゲルマ
ニウム＝６０：４０である。この後、ストリップ・ヒー
ターを用いて再結晶化させた。After cleaning the quartz glass 201, a silicon germanium thin film 202 with a thickness of about 3000× was formed by vacuum deposition. The deposition was carried out at a pressure of less than about 2X 10-' torr. The composition ratio at this time is approximately silicon:germanium=60:40. This was followed by recrystallization using a strip heater.
これを真空槽内へ装着し、シリコン薄膜２０３をシリコ
ン・ゲルマニウム薄膜２０２上へ厚さ約６０００Ｘ成長
させた。この後、第１図の例と同様の製造工程によシミ
界効果トランジスタを形成した。This was placed in a vacuum chamber, and a silicon thin film 203 was grown on the silicon germanium thin film 202 to a thickness of approximately 6000×. Thereafter, a spot field effect transistor was formed by the same manufacturing process as in the example shown in FIG.
このとき、電界効果移動度１０８Ｊ／Ｖ・ｓａｅ 、オ
ン・オフ比３Ｘ１０” の特性を得喪。この例において
は、成膜の工程は第１図の例にくらべ簡略化されるが、
再結晶化の温度が上がるため、石英基板を使う必要があ
った。しかし、シリコン・ゲルマニウム薄膜の組成比を
変えることで、ホウケイ酸ガラスを使用できるまでに再
結晶化温度を下げられる可能性がある。At this time, characteristics of field effect mobility of 108 J/V・sae and on/off ratio of 3×10" were not obtained. In this example, the film formation process is simplified compared to the example shown in FIG.
Due to the high recrystallization temperature, it was necessary to use a quartz substrate. However, by changing the composition ratio of the silicon-germanium thin film, it is possible to lower the recrystallization temperature to the point where borosilicate glass can be used.
（発明の効果）
以上のように本発明によれば、安価な絶縁物基板上に、
良好な特性のトランジスタを形成することができる。(Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, on an inexpensive insulating substrate,
A transistor with good characteristics can be formed.
第１図は第１の実施例を説明するだめの断面図、第２図
は第２の実施例を説明するための断面図。 □１０
１・・・ホウケイ酸ガラス基板
１０２−・・酸化シリコン
１０３−再結晶化ゲルマニウム薄膜
１０４・・・シリコン・ゲルマニウム薄膜１０５・−シ
リコン薄膜
１０６・−ソース領域
１０７・・・ドレイン領域
１０８−・・ゲート絶縁膜
１０９・・・ソース電極
１１０−・・ドレイン電極
１１１・−ゲート電極
２０１・・・石英基板
２０２・・・再結晶化シリコン・ゲルマニウム薄膜２０
３・・・シリコン薄膜
２０４・−・ソース領域
２０５ ・・・ドレイン領域
２０６ ・・・ゲート絶縁物
２０７・・・ソース電極
２０８・・・ドレイン電極
２０９・・・ゲート電極
オ １ 図FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining the first embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining the second embodiment. □10
1... Borosilicate glass substrate 102 - Silicon oxide 103 - Recrystallized germanium thin film 104 - Silicon germanium thin film 105 - Silicon thin film 106 - Source region 107 - Drain region 108 - Gate Insulating film 109...source electrode 110--drain electrode 111--gate electrode 201...quartz substrate 202...recrystallized silicon germanium thin film 20
3...Silicon thin film 204...Source region 205...Drain region 206...Gate insulator 207...Source electrode 208...Drain electrode 209...Gate electrode O 1 Figure
Claims (1)
する薄膜トランジスタの構造において、チャネルが形成
されるシリコン薄膜が、絶縁物基板上に設けられた再結
晶化ゲルマニウム薄膜と該再結晶化ゲルマニウム薄膜上
のシリコン・ゲルマニウム単結晶薄膜の２層構造上の、
あるいは、絶縁物基板上に設けられた再結晶化シリコン
・ゲルマニウム薄膜の１層構造上の、単結晶シリコン薄
膜であることを特徴とした薄膜トランジスタの構造２）
絶縁物基板上に形成されたシリコン薄膜を主要部とする
薄膜トランジスタの製造方法において、絶縁物基板上に
ゲルマニウム薄膜を成長し再結晶化させ該再結晶化ゲル
マニウム薄膜上にシリコン・ゲルマニウム単結晶薄膜を
成長し該シリコン・ゲルマニウム単結晶薄膜上チャネル
が形成されるシリコン単結晶薄膜を成長させる、あるい
は、絶縁物基板上にシリコン・ゲルマニウム薄膜を成長
し再結晶化させ該再結晶化シリコン・ゲルマニウム薄膜
上に、チャネルが形成されるシリコン単結晶薄膜を成長
させることを特徴とした薄膜トランジスタの製造方法1) In the structure of a thin film transistor whose main part is a silicon thin film provided on an insulating substrate, the silicon thin film in which a channel is formed is composed of a recrystallized germanium thin film provided on an insulating substrate and the recrystallized germanium. On a two-layer structure of silicon germanium single crystal thin film on a thin film,
Alternatively, the structure of a thin film transistor characterized by a single-crystal silicon thin film on a single-layer structure of a recrystallized silicon germanium thin film provided on an insulating substrate 2)
In a method for manufacturing a thin film transistor whose main part is a silicon thin film formed on an insulating substrate, a germanium thin film is grown on an insulating substrate, recrystallized, and a silicon-germanium single crystal thin film is formed on the recrystallized germanium thin film. Growing a silicon single crystal thin film on which a channel is formed on the silicon germanium single crystal thin film, or growing a silicon germanium thin film on an insulating substrate and recrystallizing it on the recrystallized silicon germanium thin film. A method for manufacturing a thin film transistor characterized by growing a silicon single crystal thin film in which a channel is formed.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22625885A JPS6286761A (en) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | Structure and manufacture of thin film transistor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22625885A JPS6286761A (en) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | Structure and manufacture of thin film transistor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6286761A true JPS6286761A (en) | 1987-04-21 |
Family
ID=16842377
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22625885A Pending JPS6286761A (en) | 1985-10-11 | 1985-10-11 | Structure and manufacture of thin film transistor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6286761A (en) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04267324A (en) * | 1991-02-21 | 1992-09-22 | Alps Electric Co Ltd | Semiconductor thin-film substrate and its manufacture |
| JP2002359251A (en) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Method for manufacturing semiconductor device |
-
1985
- 1985-10-11 JP JP22625885A patent/JPS6286761A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04267324A (en) * | 1991-02-21 | 1992-09-22 | Alps Electric Co Ltd | Semiconductor thin-film substrate and its manufacture |
| JP2002359251A (en) * | 2001-05-31 | 2002-12-13 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Method for manufacturing semiconductor device |
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