JPS63119576A - 薄膜トランジスターの活性領域の形成方法 - Google Patents

薄膜トランジスターの活性領域の形成方法

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JPS63119576A
JPS63119576A JP26683786A JP26683786A JPS63119576A JP S63119576 A JPS63119576 A JP S63119576A JP 26683786 A JP26683786 A JP 26683786A JP 26683786 A JP26683786 A JP 26683786A JP S63119576 A JPS63119576 A JP S63119576A
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polysilicon
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amorphous silicon
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Mamoru Ishida
守 石田
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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
    • H01L29/78Field 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

(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】 艮生全1゜ 本発明は薄膜トランジスター、特にイメージセンサ−駆
動装置、液晶駆動装置等に有用な薄膜トランジスターに
関するものである。
従来且−術一 光イメージセンサーや液晶ディスプレイ等を駆動する大
面積絶縁基材上に高密度に配置された薄膜トランジスタ
ーにはその高速応答性能が最も重要である。このため、
トランジスターの活性領域を構成する半導体膜の移動度
向上が必要となっている。
従来、この半導体膜として減圧CVD法によって作製し
たポリシリコン膜を使用しているが結晶粒径が小さいた
め移動度は1〜10aJ/vs程度の値しか得られてい
ない、この結晶性改善方法の1つとして、高温でのアニ
ールがある。アニール処理は大面積を均一に処理するに
は、有効な手段である。しかし、アニールする膜として
完全に結晶化したポリシリコン膜を用いた場合には、そ
の粒径がわずかにしか拡大しないことが判っている。
このため、結晶性の低いポリシリコン膜をアニールによ
って結晶成長させる方法が最近提案されている。
これまでに、結晶性の低い膜を作製する方法として減圧
−CVDにより低温製膜するもの(G。
+1arbeke (RCA研) J、 Electr
ochem、Soc、 ; 5olidState 5
cience and Technology、、 M
arch、 1984゜675)や完全結晶のポリシリ
コンをSLのイオンインプランテーションによって非晶
質化したもの(摂津等(ソニー)、集積回路シンポジウ
ム1985. P97〜102)などがある。
これらのアニール処理によって得られるポリシリコン膜
の結晶粒径は、1000人前後になっており、粒径拡大
効果が認められている。しかしながら、このポリシリコ
ン膜を用いたトランジスターの動作速度は通常数十ns
程度であり、移動度は50aJ/vs程度しか得られな
いのが現状である。
月−一一眞 本発明は、従来の欠点を克服した、活性領域として移動
度の高い結晶粒径の大きいポリシリコン膜を使用した薄
膜トランジスターを提供することを目的とする。
豊−一双 本発明者は前記目的を達成するために鋭意研究した結果
、アモルファスシリコン及びポリシリコンをアモルファ
スシリコン/ポリシリコン/絶縁基体の層構成からなり
、前記ポリシリコンが2000〜3000人の結晶粒径
を有し、活性領域となることを特徴とする薄膜トランジ
スターを提供することによって前記目的が達成できるこ
とを見出した。
本発明は、絶縁基板もしくは絶縁膜(以下、絶縁基体と
称する)上にポリシリコンを製膜し、さらにその上にア
モルファスシリコン膜を堆積した後、アニールすること
によって前記アモルファスシリコン膜を下層より結晶成
長させ、最終的に結晶粒径大なるポリシリコン膜を作製
するものであり、これをトランジスターの活性領域とす
るものである。
本発明の構成を第1図に示す。ポリSi膜が形成される
絶縁基体1は石英やサファイア等を用いた基板、あるい
は素子上にSio、膜やSi合金膜を形成したものであ
ってもどちらでもかまわない。
ポリシリコン膜2は減圧−CVD、プラズマ−CVD等
の方法により、作製することができるが、温度・圧力・
プラズマパワー等の製膜条件の操作によって、グレイン
の密度1置方位をコントロールしなれければならない。
アモルファスシリコン膜3は同様に、減圧−CVD、プ
ラズマCVDによって製膜する。
以上のアモルファスシリコン/ポリシリコン/絶縁基体
の構成にて、Ar、 He、N、等の不活性霜囲気中で
アニール処理して、結晶粒径大なるポリシリコン膜を得
る。
結晶粒界は、キャリアの走行に関して、捕獲中心や散乱
障壁として働くためlMOSトランジスターのキャリア
移動度(電界効果移動度)を低下させる。
従って粒径の大きい方が、キャリアの横切る粒界が少な
くなるため移動度は向上する。
このため粒径サイズは単に大きい方が好ましく、少、な
くとも2000人、たとえば2000〜3000人であ
ることが望ましい。
このような望ましい粒径サイズを得るためには、ポリS
i膜2に積層したアモルファスシリコン膜3の製膜温度
を、減圧CVDのアモルファスSiの場合は約530〜
595℃に、プラズマCVDのアモルファスSiの場合
は約300〜450℃にすることが望ましい。
第2図は、基体1上に本発明のポリシリコン膜2及びア
モルファスシリコン膜3からなる薄膜4を活性領域とす
るMO3型トランジスターの概略図である。薄膜4上に
アモルファスSiをアニールして作ったポリSiを熱酸
化して得た熱酸化膜5及びポリシリコンゲート電極6を
形成し、セルフアライメントによってソース・ドレイン
領域に不純物拡散を行なう。この後、CVDで製膜した
Sio2である層間絶縁膜7を積層し、コンタクトホー
ルを開孔した後、金属膜8を積層パターニングして電極
を形成する。
本発明を下記の実施例によってさらに具体的に説明する
が、本発明はこれらに限定されるものではないことを理
解すべきである。
実施例1 第1図に示したように、石英基板1上に、以下の条件の
工程(i)〜(■)を経てポリシリコン膜2とアモルフ
ァスシリコン膜3を積層し、アニール処理を行った。
(i)ポリ5iW1膜工程: 減圧CVD法 ガスSiH4/N、=25sccm/120secm温
度 595℃ 膜厚 500人 (n)アモルファスSir製膜工程: 減圧CVD法 ガスS iH,= 145secm 温度 545℃ 膜厚 3000人 (iji )アニール処理工程: 温度 1025℃ 雰囲気 N2(412:分) 時間 3時間 以上の工程(i)〜(ni)によって得られるポリシリ
コン膜の結晶粒径は3000人前後であり、得られた薄
膜は結晶粒径拡大効果が顕著であった。
実施例2 実施例1で得られたポリシリコン膜2及びアモルファス
シリコン膜3からなる薄膜4をMOS型トランジスター
の活性領域として、以下の工程(i)〜(v)によって
第2図に示したトランジスターを作製した。
(iン実施例1の薄膜4上に熱酸化膜5を形成する工程
:温度 1000℃ 時間 90分 雰囲気 乾燥02(300secm) 膜厚 700人 (n)ポリシリコンゲート電極6形成工程:減圧−CV
D法 ガス5iH4=145sec+m 温度 630℃ 膜厚 3000人 (iji)不純物拡散工程: 0、)層間絶縁膜7形成工程: 減圧CVD法 反応ガスSiH,102=12sec102=12se
キャリアガスN、 = 228secm温度 425℃ 圧力 1 、0torr 膜厚 7000人 (v)AQ電極8形成工程: 真空蒸着 5 X 10−’torr 膜厚 10,000人 このように作製したMOS型トランジスター(W/L=
30μm15um)の電界効果移動度は100cJ/V
Sであり、活性領域のポリシリコンの結晶性改善の効果
が表われていた。
実施例3 アモルファスシリコン膜3をプラズマCVD法によって
、下記の製膜条件で製膜した以外は。
実施例1と同じプロセスを繰返した。
アモルファスSi製膜条件: ガス S x H4/ H2= 1 / 10温度 3
00°C プラズマパワー 10W 膜厚 3000人 アニール処理のポリシリコン結晶粒径は2000〜30
00人であり、結晶性の改善が認められた。
効   果 MOS型トランジスターの活性領域となるポリシリコン
の結晶粒径を拡大させたことによって移動度が向上し、
高速動作を可能としている。
【図面の簡単な説明】
第1図は牧発明のシリコン薄膜の概略図であり、第2図
は本発明のシリコン薄膜を活性領域とする薄膜トランジ
スターの概略図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1、アモルファスシリコン/ポリシリコン/絶縁基体の
    層構成からなり、前記ポリシリコンが少くとも2000
    Åの結晶粒径を有し、活性領域となることを特徴とする
    薄膜トランジスタ
JP61266837A 1986-11-07 1986-11-07 薄膜トランジスターの活性領域の形成方法 Expired - Lifetime JPH0828509B2 (ja)

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Cited By (6)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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