JPS63119268A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPS63119268A JPS63119268A JP26455586A JP26455586A JPS63119268A JP S63119268 A JPS63119268 A JP S63119268A JP 26455586 A JP26455586 A JP 26455586A JP 26455586 A JP26455586 A JP 26455586A JP S63119268 A JPS63119268 A JP S63119268A
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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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- H01L29/772—Field effect transistors
- 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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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】
産業上の利用分野
本発明は薄膜半導体装置の絶縁膜の製造方法で２ ′・
−７ 特に低温化に関するものである。
−７ 特に低温化に関するものである。
従来の技術
第２図に従来のシリコン薄膜ＮチャンネルＭＯＳトラン
ジスタの断面構成図を示してその製造方法について説明
する。石英基板１１上にシリコン薄膜１２を形成してそ
れを島状に加工し、その後ゲート絶縁膜１３を形成する
。例えば特開昭６８−１１６７７１号公報ではゲート絶
縁膜１３を温度８００〜１０ｏｏ℃で酸素を含む雰囲気
又は水蒸気中でシリコン薄膜１２の表面を熱酸化して形
成している。１４はソース・ドレインのアルミ電極、１
５はポリシリコンゲート電極、１６は層間絶縁膜、１７
はパッシベーション膜である。又、例えば特開昭５８−
１１５８６２号公報ではシリコン薄膜１２の上に直接気
相成長法でＳｉＯ２を堆積しゲート絶縁膜１３を形成し
ている。さらに、特開昭５８−８２６６８号公報ではゲ
ート絶縁膜１３の下に安定下処理層としてシリコン薄膜
１２の表面をプラズマ酸化、又は温度１０００℃程度の
熱酸化、又は酸素イオン注入による酸化膜２０〜３０人
３ ｌ −７ を使い、その上にスパッタでゲート絶縁膜１３を堆積し
ている。
ジスタの断面構成図を示してその製造方法について説明
する。石英基板１１上にシリコン薄膜１２を形成してそ
れを島状に加工し、その後ゲート絶縁膜１３を形成する
。例えば特開昭６８−１１６７７１号公報ではゲート絶
縁膜１３を温度８００〜１０ｏｏ℃で酸素を含む雰囲気
又は水蒸気中でシリコン薄膜１２の表面を熱酸化して形
成している。１４はソース・ドレインのアルミ電極、１
５はポリシリコンゲート電極、１６は層間絶縁膜、１７
はパッシベーション膜である。又、例えば特開昭５８−
１１５８６２号公報ではシリコン薄膜１２の上に直接気
相成長法でＳｉＯ２を堆積しゲート絶縁膜１３を形成し
ている。さらに、特開昭５８−８２６６８号公報ではゲ
ート絶縁膜１３の下に安定下処理層としてシリコン薄膜
１２の表面をプラズマ酸化、又は温度１０００℃程度の
熱酸化、又は酸素イオン注入による酸化膜２０〜３０人
３ ｌ −７ を使い、その上にスパッタでゲート絶縁膜１３を堆積し
ている。
発明が解決しようとする問題点
従来のシリコン薄膜ＭＯ８）ランジスタの製造工程では
ゲート絶縁膜を温度８ｏｏ℃〜１０００℃の熱酸化で形
成していた。そのため、基板に、高温に１１１ｉ１える
石英もしくは高温用耐熱性ガラス基板等の高価な高融点
の絶縁基板が必要となり製造コストが高い。又、高温工
程なのでシリコン薄膜にがかる熱歪がクラックの原因に
なったり、不純物の基板等から拡散する問題があった。
ゲート絶縁膜を温度８ｏｏ℃〜１０００℃の熱酸化で形
成していた。そのため、基板に、高温に１１１ｉ１える
石英もしくは高温用耐熱性ガラス基板等の高価な高融点
の絶縁基板が必要となり製造コストが高い。又、高温工
程なのでシリコン薄膜にがかる熱歪がクラックの原因に
なったり、不純物の基板等から拡散する問題があった。
又、温度７００℃す、下で熱酸化する場合は酸化速度が
遅く界面特性の悪いものであった。又、低温工程でゲー
ト絶縁膜を堆積する場合にはシリコン薄膜上に直接に気
相成長したり、安定下処理層を介してスパッタリングす
る方法等があるが、これらの方法だとゲート絶縁膜１３
とシリコン薄膜１２との界面特性がシリコン薄膜表面の
汚染やダメージ等によシ悪ができない。よって低温でシ
リコンｒランジスタの界面特性が良いゲート絶縁膜がで
きてないので安価で信頼性がありしかも電気特性の良い
シリコン薄膜ＭＯ３）ランジスタが得られていないと言
う問題点があった。
遅く界面特性の悪いものであった。又、低温工程でゲー
ト絶縁膜を堆積する場合にはシリコン薄膜上に直接に気
相成長したり、安定下処理層を介してスパッタリングす
る方法等があるが、これらの方法だとゲート絶縁膜１３
とシリコン薄膜１２との界面特性がシリコン薄膜表面の
汚染やダメージ等によシ悪ができない。よって低温でシ
リコンｒランジスタの界面特性が良いゲート絶縁膜がで
きてないので安価で信頼性がありしかも電気特性の良い
シリコン薄膜ＭＯ３）ランジスタが得られていないと言
う問題点があった。
問題点を解決するだめの手段
上記問題点を解決するだめの本発明の技術的な手段は、
基板上に減圧気相成長法でシリコン薄膜を形成した後、
減圧気相成長装置の真空を破らないで少くとも酸素を含
む雰囲気中でシリコン薄膜表面を熱酸化してゲート絶縁
膜を形成することである。
基板上に減圧気相成長法でシリコン薄膜を形成した後、
減圧気相成長装置の真空を破らないで少くとも酸素を含
む雰囲気中でシリコン薄膜表面を熱酸化してゲート絶縁
膜を形成することである。
作 用
減圧気相成長法により形成されたシリコン薄膜の表面は
減圧気相成長装置の真空を破らなければ非常に清浄であ
り活性であるから、その表面には温度５０ｏ℃〜７００
℃で数十へ〜数百人の熱酸化膜が早くしかも界面特性良
く形成される。
減圧気相成長装置の真空を破らなければ非常に清浄であ
り活性であるから、その表面には温度５０ｏ℃〜７００
℃で数十へ〜数百人の熱酸化膜が早くしかも界面特性良
く形成される。
実施例
以下、本発明の実施例について説明する。図は本発明の
シリコン薄膜ＭＯ３）ランジスタの断面６ベーノ 構成図である。安価な低温用（歪点ｓｏｏ’ｃ以下）の
ガラス基板（例えばコーニング７０５９）１の上に減圧
気相成長法でＳ ｚ Ｈ４を用い、温度５５０’Ｃ〜７
００℃、圧力０．０６Ｔｏｒｒ〜ＩＴｏｒｒでシリコン
薄膜２を１０００Ａ〜６ｏｏｏ人堆積し、減圧気相成長
装置の真空を破らないで０２ガスを圧力０．ＩＴｏｒｒ
〜１００Ｔｏｒｒ になるように導入し、シリコン薄膜
の堆積と同程度の温度で約１０分〜５時間熱酸化を行い
シリコン薄膜２の表面に数十〜数百人のシリコン熱酸化
膜３−１を形成した。そして、さらにゲート耐圧を上る
ためにＴａ２０５膜３−２を熱酸化膜３−１の上にマグ
ネトロンスパッタ法で６００人堆積してゲート絶縁膜３
を形成した。その後、ゲート電極４をパターンニングし
セルフアライメントでＡ、、Ｂをイオン注入し窒素中で
温度５５０℃〜７００℃で１時間から３０時間活性化し
てソース・ドレインを形成した。そして、層間絶縁膜５
を堆積しコンタクトホールを開はアルミ配線６を行い最
後にＰＣＶＤで保護膜７の５１３Ｎ４を堆積してシリコ
ン薄膜ＭＯ８）ランジスタを形成した。
シリコン薄膜ＭＯ３）ランジスタの断面６ベーノ 構成図である。安価な低温用（歪点ｓｏｏ’ｃ以下）の
ガラス基板（例えばコーニング７０５９）１の上に減圧
気相成長法でＳ ｚ Ｈ４を用い、温度５５０’Ｃ〜７
００℃、圧力０．０６Ｔｏｒｒ〜ＩＴｏｒｒでシリコン
薄膜２を１０００Ａ〜６ｏｏｏ人堆積し、減圧気相成長
装置の真空を破らないで０２ガスを圧力０．ＩＴｏｒｒ
〜１００Ｔｏｒｒ になるように導入し、シリコン薄膜
の堆積と同程度の温度で約１０分〜５時間熱酸化を行い
シリコン薄膜２の表面に数十〜数百人のシリコン熱酸化
膜３−１を形成した。そして、さらにゲート耐圧を上る
ためにＴａ２０５膜３−２を熱酸化膜３−１の上にマグ
ネトロンスパッタ法で６００人堆積してゲート絶縁膜３
を形成した。その後、ゲート電極４をパターンニングし
セルフアライメントでＡ、、Ｂをイオン注入し窒素中で
温度５５０℃〜７００℃で１時間から３０時間活性化し
てソース・ドレインを形成した。そして、層間絶縁膜５
を堆積しコンタクトホールを開はアルミ配線６を行い最
後にＰＣＶＤで保護膜７の５１３Ｎ４を堆積してシリコ
ン薄膜ＭＯ８）ランジスタを形成した。
６１・−７
この結果、界面電荷密度が温度８ｏＯ℃以上で熱酸化し
たときの熱酸膜のと同程度であり、形成されたＭＯＳ）
ランジスタの移動度もＰ、Ｎ両チャンネルともに数十ｃ
ＩＡ／Ｖ・Ｓあり、ドレイン電流の○Ｎ１０ＦＦ比も６
ケタ以上あった。又、シリコン薄膜２の堆積は温度６０
０’Ｃ以上では多結晶シリコンとなりトランジスタの移
動度を高くするし、温度ｔｓｔｓｏ℃では圧力を高くし
て堆積して堆積時間を早くしてやれば良い。本実施例で
は全工程の最高温度が６６０℃でもシリコン薄膜ＭＯ８
）ランジスタが形成できることを示した。さらに、Ｔａ
２０５膜３−２がない場合はゲート耐圧が低くなるだけ
で問題は々かった。又、ゲートの界面特性は熱酸化膜３
−１で決っているのでスパッタ、ＣＶＤ等で熱酸化膜３
−１に絶縁膜を堆積しても、ＭＯＳトランジスタの電気
特性を悪くしたりはしなかった。さらに、絶縁膜の堆積
後、酸素を含むガス中で温度ｔｓ５ｏ”ｃ〜７ｏ○℃で
熱処理をするとさらにＭＯＳ）ランジスタの電気特性は
良くなった。
たときの熱酸膜のと同程度であり、形成されたＭＯＳ）
ランジスタの移動度もＰ、Ｎ両チャンネルともに数十ｃ
ＩＡ／Ｖ・Ｓあり、ドレイン電流の○Ｎ１０ＦＦ比も６
ケタ以上あった。又、シリコン薄膜２の堆積は温度６０
０’Ｃ以上では多結晶シリコンとなりトランジスタの移
動度を高くするし、温度ｔｓｔｓｏ℃では圧力を高くし
て堆積して堆積時間を早くしてやれば良い。本実施例で
は全工程の最高温度が６６０℃でもシリコン薄膜ＭＯ８
）ランジスタが形成できることを示した。さらに、Ｔａ
２０５膜３−２がない場合はゲート耐圧が低くなるだけ
で問題は々かった。又、ゲートの界面特性は熱酸化膜３
−１で決っているのでスパッタ、ＣＶＤ等で熱酸化膜３
−１に絶縁膜を堆積しても、ＭＯＳトランジスタの電気
特性を悪くしたりはしなかった。さらに、絶縁膜の堆積
後、酸素を含むガス中で温度ｔｓ５ｏ”ｃ〜７ｏ○℃で
熱処理をするとさらにＭＯＳ）ランジスタの電気特性は
良くなった。
発明の効果
７ベーノ
本発明によればシリコン薄膜ＭＯ３）ランジスタのゲー
ト絶縁膜を減圧気相成長させたシリコン薄膜を装置の真
空を破ることなく熱酸化して形成することにより界面特
性の良いゲート絶縁膜が低温でできた。又、その熱酸化
膜の上に絶縁膜を堆積した２層構造のゲート絶縁膜でも
できることを示した。又、これらのことより安価な絶縁
基板上に信頼性があり特性の良いシリコン薄膜ＭＯ３）
ランジスタが低温で可能であることを示した。
ト絶縁膜を減圧気相成長させたシリコン薄膜を装置の真
空を破ることなく熱酸化して形成することにより界面特
性の良いゲート絶縁膜が低温でできた。又、その熱酸化
膜の上に絶縁膜を堆積した２層構造のゲート絶縁膜でも
できることを示した。又、これらのことより安価な絶縁
基板上に信頼性があり特性の良いシリコン薄膜ＭＯ３）
ランジスタが低温で可能であることを示した。
第１図は本発明の実施例の薄膜トランジスタの断面構成
図、第２図は従来の薄膜ＭＯ３）ランジスタの断面構成
図である。 １・・・・・・ガラス基板、２・・・・・・シリコン薄
膜、３・・・・・・ゲート絶縁膜、３−・１・・・・・
・熱酸化膜、４・・・・・・ゲート電極、６・・・・・
・層間絶縁膜、１１・・・・・・石英基板。
図、第２図は従来の薄膜ＭＯ３）ランジスタの断面構成
図である。 １・・・・・・ガラス基板、２・・・・・・シリコン薄
膜、３・・・・・・ゲート絶縁膜、３−・１・・・・・
・熱酸化膜、４・・・・・・ゲート電極、６・・・・・
・層間絶縁膜、１１・・・・・・石英基板。
Claims (3)
- （１）絶縁基板上もしくは絶縁膜上に少くとも気体状シ
リコン化合物を含むガスを用いて減圧気相成長法により
シリコン薄膜を形成し、減圧気相成長装置の真空を破ら
ないで少くとも酸素を含む混合ガス雰囲気中で熱酸化し
て前記シリコン薄膜の表面にシリコン酸化膜を形成する
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - （２）シリコン酸化膜を形成後その上に絶縁膜を堆積す
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の半導体
装置の製造方法。 - （３）絶縁膜の堆積後、少なくとも酸素を含む雰囲気中
で熱処理することを特徴とする特許請求の範囲第２項記
載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26455586A JPH0799774B2 (ja) | 1986-11-06 | 1986-11-06 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26455586A JPH0799774B2 (ja) | 1986-11-06 | 1986-11-06 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63119268A true JPS63119268A (ja) | 1988-05-23 |
| JPH0799774B2 JPH0799774B2 (ja) | 1995-10-25 |
Family
ID=17404901
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26455586A Expired - Fee Related JPH0799774B2 (ja) | 1986-11-06 | 1986-11-06 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0799774B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6236064B1 (en) | 1991-03-15 | 2001-05-22 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electro-optical device |
| US6693301B2 (en) | 1991-10-16 | 2004-02-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electro-optical device and method of driving and manufacturing the same |
| US6713783B1 (en) | 1991-03-15 | 2004-03-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Compensating electro-optical device including thin film transistors |
| US7071910B1 (en) | 1991-10-16 | 2006-07-04 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electrooptical device and method of driving and manufacturing the same |
| US7116302B2 (en) | 1991-10-16 | 2006-10-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Process of operating active matrix display device having thin film transistors |
| US7253440B1 (en) | 1991-10-16 | 2007-08-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device having at least first and second thin film transistors |
-
1986
- 1986-11-06 JP JP26455586A patent/JPH0799774B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6236064B1 (en) | 1991-03-15 | 2001-05-22 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electro-optical device |
| US6713783B1 (en) | 1991-03-15 | 2004-03-30 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Compensating electro-optical device including thin film transistors |
| US6693301B2 (en) | 1991-10-16 | 2004-02-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electro-optical device and method of driving and manufacturing the same |
| US6759680B1 (en) | 1991-10-16 | 2004-07-06 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Display device having thin film transistors |
| US7071910B1 (en) | 1991-10-16 | 2006-07-04 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electrooptical device and method of driving and manufacturing the same |
| US7116302B2 (en) | 1991-10-16 | 2006-10-03 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Process of operating active matrix display device having thin film transistors |
| US7253440B1 (en) | 1991-10-16 | 2007-08-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Semiconductor device having at least first and second thin film transistors |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0799774B2 (ja) | 1995-10-25 |
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