JPS6331168A - 薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents
薄膜トランジスタの製造方法Info
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- JPS6331168A JPS6331168A JP17364486A JP17364486A JPS6331168A JP S6331168 A JPS6331168 A JP S6331168A JP 17364486 A JP17364486 A JP 17364486A JP 17364486 A JP17364486 A JP 17364486A JP S6331168 A JPS6331168 A JP S6331168A
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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
- H01L29/68—Types 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
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- 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】
[産業上の利用分野コ
本発明は、薄膜トランジスタの製造方法に係り、特にア
クチブマトリクス方式の液晶パネル表示装置に使用する
のに好適な水素化非晶質シリコンを用いた薄膜トランジ
スタの製造方法に関する。
クチブマトリクス方式の液晶パネル表示装置に使用する
のに好適な水素化非晶質シリコンを用いた薄膜トランジ
スタの製造方法に関する。
[従来の技術]
従来の水素化非晶質シリコン(a−Si:Hと略す)を
用いた薄膜トランジスタ(TPTと称す)において、チ
ャネル部分のn+層除去に関して、特開昭58−112
366号に記載のように人為的には不純物をドープしな
いa−3i: HN(i層)膜上の人為的に不純物をド
ープしたa−3i:HM(n+層)をエツチングにより
除去していた。
用いた薄膜トランジスタ(TPTと称す)において、チ
ャネル部分のn+層除去に関して、特開昭58−112
366号に記載のように人為的には不純物をドープしな
いa−3i: HN(i層)膜上の人為的に不純物をド
ープしたa−3i:HM(n+層)をエツチングにより
除去していた。
しかし、このエツチング除去は、n+層を完全に除去す
る事だけを考慮しており、1層中にリンが拡散した部分
を適量除去することによりTPTのOFF特性を良くす
る事については考慮されていなかった。
る事だけを考慮しており、1層中にリンが拡散した部分
を適量除去することによりTPTのOFF特性を良くす
る事については考慮されていなかった。
[発明が解決しようとする問題点]
従来、水素化非晶質シリコン薄膜トランジスタは、チャ
ネル部分のn+層をCF4又はSF8を主体とするドラ
イエッチまたはヒドラジン、フッ酸を主体とする混液な
どのウェットエッチにより除去していた。この場合、n
+層を完全に除去する。これはn+層が残留するとTP
Tの○FF特性が著しく劣化するからである。しかし、
n4層を完全に除去しているものにもかかわらずOFF
特性が悪いことが確認された。これは、n+層のドーピ
ングされた不純物であるリンが’xM中に拡散し特性を
劣化させているという問題があった。
ネル部分のn+層をCF4又はSF8を主体とするドラ
イエッチまたはヒドラジン、フッ酸を主体とする混液な
どのウェットエッチにより除去していた。この場合、n
+層を完全に除去する。これはn+層が残留するとTP
Tの○FF特性が著しく劣化するからである。しかし、
n4層を完全に除去しているものにもかかわらずOFF
特性が悪いことが確認された。これは、n+層のドーピ
ングされた不純物であるリンが’xM中に拡散し特性を
劣化させているという問題があった。
本発明の目的は、薄膜トランジスタの製造方法を改良す
ることにより、水素化非晶質シリコンTPTの素子特性
、特にOFF特性を向上することにある。
ることにより、水素化非晶質シリコンTPTの素子特性
、特にOFF特性を向上することにある。
[問題を解決するための手段]
上記目的はn+層の所定部分を完全に除去するとともに
、i層中の不純物が拡散した部分を適量除去することに
よって達成される。また、リンの濃度とHFを主体とす
るエツチング液によるエツチング速度との相関性。さら
に、熱処理によるi層中のリンの拡散距離、活性化エネ
ルギー、リンの拡散係数を求め、TPTのOFF特性と
の関係を明らかにし、n+層層外外i層を最適量エツチ
ング除去することにより達成される。
、i層中の不純物が拡散した部分を適量除去することに
よって達成される。また、リンの濃度とHFを主体とす
るエツチング液によるエツチング速度との相関性。さら
に、熱処理によるi層中のリンの拡散距離、活性化エネ
ルギー、リンの拡散係数を求め、TPTのOFF特性と
の関係を明らかにし、n+層層外外i層を最適量エツチ
ング除去することにより達成される。
[作用コ
T F ’I’の素子特性の悪化には、チャンネル層と
なるi層にもn”lJから拡散した不純物が影響してい
る。したがって、不純物が拡散しているチャンネル部の
i層を除去することによって素子特性の向上が図れる。
なるi層にもn”lJから拡散した不純物が影響してい
る。したがって、不純物が拡散しているチャンネル部の
i層を除去することによって素子特性の向上が図れる。
[実施例コ
以下、本発明の一実施例を第1図により説明する。第1
図(a)は、a−5iTFTの断面図でチャネル部分の
n+層除去前のものである。以下製造方法を説明する。
図(a)は、a−5iTFTの断面図でチャネル部分の
n+層除去前のものである。以下製造方法を説明する。
#7059ガラス基板1の上にCrを蒸着又はスパッタ
リングで堆積してゲート電Vi2を形成する。次にプラ
ズマCVDによりシリコン窒化膜3を膜厚3000人、
i層であるa−5i:H層4を膜厚4000人、リン約
2%を含むa−3i:H膜5 (n+層と以下記す)を
膜厚400人連続的に堆積する。シリコン窒化膜3は、
SiH+、N2.NH3ガスを使用し基板温度320’
Cで作製、a−3i:H膜4は水素希釈のSiH,ガス
で基板温度320’Cで作製しn+層5はSiH4ガス
とP H3ガスにより基板温度320℃、20分間で作
製する。その後、a−5i:Hgとn+層を所定のパタ
ーンに形成する。パターン化させたa−Si:H膜とn
+層の上に、蒸着又はスパッタリングによりCr−Al
2膜を堆積しソース・ドレイン電極である上部電極6を
形成する。この状態で上部電極6の間のn+層および1
層の一部分をCF4又はSF6を主体とするプラズマエ
ツチングで除去する。n+層およびi層の一部分を除去
したTPTの鉛面図を第1図(b)に示す。n+層およ
びi層の一部分を除去したチャネル部分7は、n+/i
層界面から約700人i層を除去している。第2図にn
”/i層界面からのエツチング深さとTPT OFF
特性の関係を示す。図中横軸の0点はn”/i層界面を
示す。
リングで堆積してゲート電Vi2を形成する。次にプラ
ズマCVDによりシリコン窒化膜3を膜厚3000人、
i層であるa−5i:H層4を膜厚4000人、リン約
2%を含むa−3i:H膜5 (n+層と以下記す)を
膜厚400人連続的に堆積する。シリコン窒化膜3は、
SiH+、N2.NH3ガスを使用し基板温度320’
Cで作製、a−3i:H膜4は水素希釈のSiH,ガス
で基板温度320’Cで作製しn+層5はSiH4ガス
とP H3ガスにより基板温度320℃、20分間で作
製する。その後、a−5i:Hgとn+層を所定のパタ
ーンに形成する。パターン化させたa−Si:H膜とn
+層の上に、蒸着又はスパッタリングによりCr−Al
2膜を堆積しソース・ドレイン電極である上部電極6を
形成する。この状態で上部電極6の間のn+層および1
層の一部分をCF4又はSF6を主体とするプラズマエ
ツチングで除去する。n+層およびi層の一部分を除去
したTPTの鉛面図を第1図(b)に示す。n+層およ
びi層の一部分を除去したチャネル部分7は、n+/i
層界面から約700人i層を除去している。第2図にn
”/i層界面からのエツチング深さとTPT OFF
特性の関係を示す。図中横軸の0点はn”/i層界面を
示す。
なおTPTのOFF電流値はV−I特性曲線の直線部か
ら横軸に線をおろし横軸の交点から垂線を引きV−I曲
線との交点を採用したn”/i界面から500人程度エ
ツチングしたものは○FF電流値が約2X’1O−12
A程度を示し、それ以上エツチングすると約2X10−
13Aと一定になっている・第3図に、n”/i界面か
ら250人程度エツチングしたTPTのOFF特性(ケ
ースの)とn+/i界面より550人エツチングしたO
FF特性(ケース■)を示す。ケース■は。
ら横軸に線をおろし横軸の交点から垂線を引きV−I曲
線との交点を採用したn”/i界面から500人程度エ
ツチングしたものは○FF電流値が約2X’1O−12
A程度を示し、それ以上エツチングすると約2X10−
13Aと一定になっている・第3図に、n”/i界面か
ら250人程度エツチングしたTPTのOFF特性(ケ
ースの)とn+/i界面より550人エツチングしたO
FF特性(ケース■)を示す。ケース■は。
OFF@FF電流値Xl0− Aであり、ケース■
のn/i界面から550人エツチングしたちのは約lX
l0 Aとケース■より良い特性を示す、このO
FF特性はさらにエツチングする事により良くなり10
00人前後で一定となる。
のn/i界面から550人エツチングしたちのは約lX
l0 Aとケース■より良い特性を示す、このO
FF特性はさらにエツチングする事により良くなり10
00人前後で一定となる。
このn”/i、W界面からの1層エツチング量とOFF
特性の関係は、第4,5図の関係および拡散速度の式か
ら1層中に拡散したり不純物濃度深さを算出することに
より説明できる。第4図はリンをドープしたn+層のリ
ン濃度とn / i選択エッチ液(HF:HNO3:C
H3C○○H;H20=12cc: 200cc: 1
00cc: 160cc)によるエツチング特性を示す
。リン濃度が1〜2%がら0.1%になるとエツチング
速度も1/1oになることがわかる。これはリンを数%
含んだn層層のエツチング速度の非常に早いが、リン濃
度が少なくなるにしたがってエッチ速度が遅くなりi層
に近づくにしたがって極たんに遅くなることを意味して
いる。第5図にn層層とi層を積層しそれぞれ320.
35’0.380’C(7)温度で熱処理した膜のエツ
チング特性を示す。i M4000人の上に、n層層を
約400人堆積した。この結果、エツチング時間3秒で
は380人エツチングし、5〜10秒ではエツチング速
度が遅くなり、10秒以後はエツチング速度が非常に遅
くなる。またエツチングが非常に遅くなる深さは熱処理
温度に関連し、320℃では270人、350℃では3
20人、380℃では430人であった。一般に不純物
の拡散の距離は、2i丁了1で表わされ、Dはある温度
における不純物の拡散係数、tはある温度の熱処理時間
を表わす。また拡散係数D、熱処理時間tの時、深さX
での不純物濃度N (x。
特性の関係は、第4,5図の関係および拡散速度の式か
ら1層中に拡散したり不純物濃度深さを算出することに
より説明できる。第4図はリンをドープしたn+層のリ
ン濃度とn / i選択エッチ液(HF:HNO3:C
H3C○○H;H20=12cc: 200cc: 1
00cc: 160cc)によるエツチング特性を示す
。リン濃度が1〜2%がら0.1%になるとエツチング
速度も1/1oになることがわかる。これはリンを数%
含んだn層層のエツチング速度の非常に早いが、リン濃
度が少なくなるにしたがってエッチ速度が遅くなりi層
に近づくにしたがって極たんに遅くなることを意味して
いる。第5図にn層層とi層を積層しそれぞれ320.
35’0.380’C(7)温度で熱処理した膜のエツ
チング特性を示す。i M4000人の上に、n層層を
約400人堆積した。この結果、エツチング時間3秒で
は380人エツチングし、5〜10秒ではエツチング速
度が遅くなり、10秒以後はエツチング速度が非常に遅
くなる。またエツチングが非常に遅くなる深さは熱処理
温度に関連し、320℃では270人、350℃では3
20人、380℃では430人であった。一般に不純物
の拡散の距離は、2i丁了1で表わされ、Dはある温度
における不純物の拡散係数、tはある温度の熱処理時間
を表わす。また拡散係数D、熱処理時間tの時、深さX
での不純物濃度N (x。
t)は次式で表わされる。
N (x、t、) = N s / 2 ・erfc(
x / 2 f「弓)・−式(1)Nsは不純物総数で
ある。不純物としてリンを用いた場合のリン濃度とa−
5i:H膜のエツチング速度R(x )の関係は第4図
に示す通りであり従って R(x)= k −N(x) ・=
式(2)拡散数係数りはa−5i(i)上にn層を23
0℃で堆積した後加熱によりリンを拡散させたサンプル
を30秒間エツチングし、その各温度におけるエツチン
グ深さから求めた。その結果、230 ’Cでは拡散係
数は1×10− aJ/sea、 320 ℃では約
3.8xlO−,350℃では5.3×10 .38
0℃では約I X 10− cl/secが得られた
。今一定の不純物濃度Coの基体に、基体と逆の伝導形
を示す不純物を拡散した場合のn/i接合の表面からの
距離x; (拡散深さと呼ぶ)は次式で求めることがで
きる。
x / 2 f「弓)・−式(1)Nsは不純物総数で
ある。不純物としてリンを用いた場合のリン濃度とa−
5i:H膜のエツチング速度R(x )の関係は第4図
に示す通りであり従って R(x)= k −N(x) ・=
式(2)拡散数係数りはa−5i(i)上にn層を23
0℃で堆積した後加熱によりリンを拡散させたサンプル
を30秒間エツチングし、その各温度におけるエツチン
グ深さから求めた。その結果、230 ’Cでは拡散係
数は1×10− aJ/sea、 320 ℃では約
3.8xlO−,350℃では5.3×10 .38
0℃では約I X 10− cl/secが得られた
。今一定の不純物濃度Coの基体に、基体と逆の伝導形
を示す不純物を拡散した場合のn/i接合の表面からの
距離x; (拡散深さと呼ぶ)は次式で求めることがで
きる。
ここで10 7−程度までの不純物濃度を考えるとC
/ Cs中10 となり、誤差関数表から(erf(
x)+erfc(x)= 1 )約3かえられる。
/ Cs中10 となり、誤差関数表から(erf(
x)+erfc(x)= 1 )約3かえられる。
つまり
x;=64丁了τ ・・・式(5)とな
る。ここでえられた式に各形式温度で得られた拡散係数
と形成加熱時間を入れて算出した拡散深さを第6図に示
す。加熱時間は30分とした。
る。ここでえられた式に各形式温度で得られた拡散係数
と形成加熱時間を入れて算出した拡散深さを第6図に示
す。加熱時間は30分とした。
第5式かられかるように熱処理の加熱時間が長くなるほ
ど拡散距離は深くなることは周知の事である。以上述べ
たごと(a−3iのi層とリンをドープしたn層Bを積
層で形成した場合、加熱によりリンがi層中に拡散しそ
の拡散深さはx=61/TT下で示される。つまりこの
事はa−3i TPTのOFF特性をlXl0−
A以下にするにはX≧6.β丁=7τまでi層を除去
する必要があることを意味している9本実施例において
も第2図で示すごとくi層を500人除去したTPTの
OFF”電流値は約lXl0 Aを示しており、7
00人除去したものは約2×10 Aの値を示し
た。
ど拡散距離は深くなることは周知の事である。以上述べ
たごと(a−3iのi層とリンをドープしたn層Bを積
層で形成した場合、加熱によりリンがi層中に拡散しそ
の拡散深さはx=61/TT下で示される。つまりこの
事はa−3i TPTのOFF特性をlXl0−
A以下にするにはX≧6.β丁=7τまでi層を除去
する必要があることを意味している9本実施例において
も第2図で示すごとくi層を500人除去したTPTの
OFF”電流値は約lXl0 Aを示しており、7
00人除去したものは約2×10 Aの値を示し
た。
以上本実施例によれば、a−SiTPTチャネル部のn
層層を除去する工程において、リンが拡散したi層もい
っしょにX≧6f■Tτだけ除去することによりOFF
特性の良い(OF−F電流値約10− A以下)の
a−5L TPTが得られた。
層層を除去する工程において、リンが拡散したi層もい
っしょにX≧6f■Tτだけ除去することによりOFF
特性の良い(OF−F電流値約10− A以下)の
a−5L TPTが得られた。
[発明の効果コ
本発明によれば、○FF特性の良好な薄膜トランジスタ
を容易に製造できる。
を容易に製造できる。
第1図は本発明の一実施例のa−3i:H薄膜トランジ
スタの断面図、第2図はTPTチャネル部のn+層およ
び1層のエツチング深さとOFF電流値との関係を示す
図、第3図はTPTのOFF特性値を示す図、第4図は
n+のリン濃度とHF、硝酸、酢酸、水混液によるエツ
チングを示す図、第5図はn+層とi層の積層膜を熱処
理し、エツチングした場合のエツチング量を示す図、第
6図は、1M中のリンの拡散深さと拡散係数および温度
の関係を示す図である。 1・・・ガラス基板、2・・・Cr電極、3・・Si3
N。 膜、4−a−Si:H(i層)、、5・・・リンドープ
a−8i(n+層)、6−Cr−AQ電極、7・・・チ
ャネル部 、P#!L(y+/幻 エンラ・ンク°゛矩千Fli (、)y)YoL IA
ぐE(V) グア”r/〆(//に)
スタの断面図、第2図はTPTチャネル部のn+層およ
び1層のエツチング深さとOFF電流値との関係を示す
図、第3図はTPTのOFF特性値を示す図、第4図は
n+のリン濃度とHF、硝酸、酢酸、水混液によるエツ
チングを示す図、第5図はn+層とi層の積層膜を熱処
理し、エツチングした場合のエツチング量を示す図、第
6図は、1M中のリンの拡散深さと拡散係数および温度
の関係を示す図である。 1・・・ガラス基板、2・・・Cr電極、3・・Si3
N。 膜、4−a−Si:H(i層)、、5・・・リンドープ
a−8i(n+層)、6−Cr−AQ電極、7・・・チ
ャネル部 、P#!L(y+/幻 エンラ・ンク°゛矩千Fli (、)y)YoL IA
ぐE(V) グア”r/〆(//に)
Claims (1)
- 1、少なくとも所定基板上にゲート電極を形成する工程
と、その電極上に窒化シリコン膜を形成する工程と、水
素化非晶質シリコン膜を形成する工程と、前記水素化非
晶質シリコン膜上に不純物を含有する水素化非晶質シリ
コン膜を形成する工程と、前記不純物を含有する水素化
非晶質シリコン膜上にソース・ドレイン電極を形成する
工程と、前記ソース電極とドレイン電極間の前記不純物
を含有する水素化非晶質膜を除去する工程と、前記ソー
ス、ドレイン電極間の前記水素化非晶質シリコン膜の一
部を除去する工程とを有することを特徴とする薄膜トラ
ンジスタの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP17364486A JPS6331168A (ja) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP17364486A JPS6331168A (ja) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6331168A true JPS6331168A (ja) | 1988-02-09 |
Family
ID=15964433
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP17364486A Pending JPS6331168A (ja) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6331168A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH029135A (ja) * | 1988-06-28 | 1990-01-12 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 非晶質シリコンの選択エッチング方法及び薄膜トランジスタアレーの製造方法 |
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-
1986
- 1986-07-25 JP JP17364486A patent/JPS6331168A/ja active Pending
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