JPS6357944B2 - - Google Patents

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JPS6357944B2
JPS6357944B2 JP57223411A JP22341182A JPS6357944B2 JP S6357944 B2 JPS6357944 B2 JP S6357944B2 JP 57223411 A JP57223411 A JP 57223411A JP 22341182 A JP22341182 A JP 22341182A JP S6357944 B2 JPS6357944 B2 JP S6357944B2
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JP
Japan
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layer
amorphous silicon
film
patterned
protective film
Prior art date
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JP57223411A
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English (en)
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JPS59113667A (ja
Inventor
Satoru Kawai
Toshiro Kodama
Yasuhiro Nasu
Kenichi Yanai
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.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6357944B2 publication Critical patent/JPS6357944B2/ja
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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

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Liquid Crystal (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 発明の技術分野 本発明は、フラツトデイスプレイパネルの各画
素の駆動等に用いる薄膜トランジスタの製造法に
関する。
従来技術と問題点 アモルフアスシリコン(a−Si:H)使用の薄
膜トランジスタ(TFT)は第1図に示すように
ガラスなどからなる基板10にニクロム(NiCr)
などからなるゲート電極11を取付け、これらの
上にゲート絶縁膜1、ノンドープa−Si:H層
2、ドープ(n+)a−Si:H層3、及び電極金属
材料一般にはアルミニウムを順次形成したのち該
アルミニウムをパターニングしてソースおよびド
レイン電極4,5を形成し、ついで同図bのよう
に電極4,5間の(チヤネル部の)ドープa−
Si:H層3を除去してTFTとしていた。しかし
ながらこのTFTを液晶デイスプレイに使用する
ため配向膜6を被着すると、又はチヤネル部の保
護のためSiO2、Si3N4のような絶縁膜を6の位置
に形成すると、その膜形成時のダメージにより表
面に多くの新しい準位が形成され、このため例え
ば第2図の曲線aのような特性のTFTが曲線b
のような特性に劣下するという不都合がある。つ
まりこのトランジスタはチヤネル部が汚染されな
ければゲートに正電圧10V以上が加わつてオンと
なり、0V以下ではオフである(ドレイン電流ID
で1:1000程度の比が取れる)が、チヤネル部が
汚染されるとゲート電圧が−10VでもIDは殆んど
変らず、常時オンとなつてスイツチングしなくな
る。
このような不都合を除くため、第3図に示すよ
うにゲート絶縁膜1、ノンドープa−Si:H層
2、に続いて保護用絶縁膜7を連続プロセスで形
成し、該保護用絶縁膜(SiO2)をパターニング
して図示のようにゲート電極11上のa−Si層2
つまりチヤネル部にのみ該絶縁膜を残し、かゝる
状態で(該パターニングに用いたレジスト膜を残
した状態でアルミニウムを蒸着し、リフトオフし
てソースドレイン電極8a,8bを作るという方
法が開発された。この方法によれば同じ成長装置
内で膜1,2,7が作られるので、膜2,7間に
不純物が入つて汚染されるようなことはない。
しかしながら、このTFTを液晶表示パネル作
製の一般的プロセス温度である300℃程度にさら
すと、電極部であるAl8がa−Si:H2と相互
拡散を起こし、この部分がP型となるため自由正
孔による伝導が大きく現われて来る。この様子を
示したものが第4図の曲線a,bであり、熱処理
温度が150℃程度までは曲線aのスイツチング特
性を保つが、それ以上に温度にさらすと曲線bの
ように自由正孔による伝導も現われて来る。この
現象はTFTのON/OFF電流比を大幅に低下さ
せるとともに、ゲート駆動電圧の設定値も大きく
制限してしまうという欠点がある。なお曲線aは
ゲート電圧VGが下るとドレイン電流IDが減少する
のでこれは電流が電子により形成されていること
を示し、これに対して曲線bはゲート電圧が負に
増大するにつれて大になるのでこれは正孔アキユ
ミユレーシヨンを示している。
このような欠点を除くためAl電極下にはドー
プした(n+にした)a−Si:H層を介在させるこ
とが考えられ、かゝるn+a−Si層の形成する方法
として第5図に示すようなものが考えられる。こ
の図の3がn+型a−Si:H層であり、i型a−
Si:H層2とソース、ドレイン電極8a,8bと
のオーム接触を確実にする。しかしかゝる構造の
TFTを作るには保護絶縁膜7をパターニングし、
次いでドープトa−Si3を成長させ、その上にア
ルミニウム8を蒸着し、これらのアルミニウム及
びa−Siをチヤネル部で分離する(分離しないと
ソース、ドレインが短絡してしまう)ためのパタ
ーニングを行なう必要があり、後者のパターニン
グは保護絶縁膜7に位置合せして行なう(8,3
の分離のための開口は保護絶縁膜7より幅の狭い
ものとする)必要があり、素子の微小化、高密度
化が容易でない。デイスプレイパネルは見やすさ
の点では大きなものがよく、また繊細な表示も行
なうには素子が微小かつ多数であるのがよいか
ら、大面積、高密度が要求され、マスク合せに高
精度が要求されるとなるとそのマスク合せ作業は
甚だ困難なものになる。
発明の目的 本発明はセルフアラインが可能になるようにし
て位置合せを不要とし、しかもオンオフ電流比の
高い薄膜トランジスタを製造する方法を提供しよ
うとするものである。
発明の構成 本発明はフオトレジストの使用温度である100
〜150℃でリン(P)(またはボロンB)をドープ
したa−Si:Hが被着形成でき、この層およびそ
の上部に被着形成する金属薄膜がリフトオフでき
ることおよびこのドープ層が200〜350℃程度の熱
処理により活性化することによつて一方のキヤリ
アのブロツク層になることを利用して、高い
ON/OFF電流比をもつた安定なTFTを製造可
能にした。即ち本発明は動作半導体層にアモルフ
アスシリコンを用い、該半導体層のチヤネル部表
面には保護膜を形成した薄膜トランジスタの製造
法において、ゲート絶縁膜、アモルフアスシリコ
ン半導体層、および保護膜を逐次プラズマCVD
法で、成長装置の真空を破らずに連続的に形成
し、該保護膜上にホトレジストを塗布し、かつパ
ターニングし、これをマスクとして該保護膜をエ
ツチングし、次いで不純物をドープしたアモルフ
アスシリコン層を100〜150℃で形成し、その上に
金属膜を被着し、リフトオフして該アモルフアス
シリコン層及び金属膜をパターニングし、然るの
ち200〜350℃で熱処理して該アモルフアスシリコ
ン層を活性化することを特徴とするが、次に実施
例を参照しながらこれを詳細に説明する。
第6図は本発明による薄膜トランジスタの製造
工程を示す。同図aに示すようにガラス基板10
にNiCrを蒸着し、バターニングしてゲート電極
11を作り、かゝる基板上に二酸化シリコン
(SiO2)、窒化シリコン(Si3N4)などからなるゲ
ート絶縁膜1、不純物をドープしていないa−
Si:H膜2、及びSiO2、Si3N4などからなる保護
膜7を逐次プラズマCVD法で形成する。これら
の膜はガスを変えるだけで製膜でき、成長装置の
真空を破るようなことはしないので膜相互接触面
の清浄性が保たれ、チヤネル部表面がダメージを
受けるようなこともない。次に保護膜7上にホト
レジストを塗布し、露光、現像してパターニング
し、同図bに示すようにこのパターニングしたレ
ジスト12をマスクに保護膜7をエツチングし、
ゲート電極11上つまりチヤネル上にのみ保護膜
7を残す。
次にリン酸(PH3)を200ppm〜1%含んだシ
ラン(SiH4)のプラズマCVD法により、同図c
に示すように表面にn+a−Si:H膜3を200〜500
Å程度、120℃で成長させる。次いでアルミニウ
ム8を蒸着し、リフトオフを行なうと、同図dに
示す状態になる。その後300℃で1時間の熱処理
を行ない、n+層3を活性化する(この活性化を
行なわないと、n+層3は低温成長させたものな
ので特性が良好でない)。こうしてn+層3はホー
ルに対するブロツキング層となり、良好なオン/
オフ電流比を有する安定なTFTが完成する。そ
の後は液晶封入等の300℃程度のプロセス通過後
も初期特性を維持する安定なTFTが実現できた。
この方法では保護膜7のパターニング(エツチ
ング)に用いたレジスト12をn+層3及びアル
ミニウム膜8のパターニング(リフトオフ)に用
いており、工程が簡単化されると共に、n+層3、
アルミニウム膜8のパターニングにマスク位置合
せが不要という大きな利点が得られる。
薄膜トランジスタは第7図に示すように液晶表
示パネルに組込まれる。第7図aでD1,D2は多
数平行に走るドレイン電極、Gはドレイン電極と
直交する多数(図では1本しか示していないが)
のゲート電極で、各々ドレイン電極と平行に延び
る枝G′を有する。S1,S2……は多数のドレイン
電極とゲート電極の各交点に配置される多数の矩
形のソース電極で液晶の1対の対向電極の一方を
なす(もしくは該電極へ接続される)。ゲート電
極の枝部G′とソースドレイン電極S,Dの間に
前述のゲート絶縁膜1およびa−Si層2などが配
設され、薄膜トランジスタTFTを構成する。第
7図bは1セル分の等価回路を示す。液晶素子
LCDの対向電極の他方Pは、パネル全体に延び
る共通電極で構成され、これらの電極S,P間に
液晶が封入される。ドレイン電極D及びゲート電
極Gを選択すると(電圧を加えると)TFTはオ
ンとなり、電極Sに電圧が印加されて液晶は配列
を変え、こうして一画素の表示がなされる。配向
膜は電極S,Dを覆つて設けられ、電圧非印加状
態では液晶分子が図示状態(発光状態)とは90゜
異なる方向に整列するようにさせる。
なお実施例ではドープトa−Si層3は不純物に
リン(P)を用いてn+型とし、ホールに対する
ブロツキング層としたが、電子に対するブロツキ
ング層とする場合は不純物にボロン(B)などを用い
てp+型とする。このCVDにはシボラン(B2H6
などを用いる。
発明の効果 本発明によれば、チヤネル部がa−Si層と同時
形成の絶縁膜により保護されたTFTのオーム接
触用高不純物濃度層を低温の工程で形成するの
で、リフトオフを行なうことができ、プロセスが
簡略化される。またその後活性化するので、高温
成長のものと変るところがなく、このためON/
OFF電流比の高い安定なTFTを製造出来る。
【図面の簡単な説明】
第1図は薄膜トランジスタの構造説明図、第2
図はその特性曲線図、第3図はチヤネル保護層を
持つ薄膜トランジスタの説明図、第4図はその特
性曲線図、第5図は第3図の改良型トランジスタ
の説明図、第6図は本発明の実施例を示す工程
図、第7図は液晶表示パネルへの適用例を示す説
明図である。 図面で、2は動作半導体層、7は保護膜、1は
ゲート酸化膜、12はホトレジスト、3はドープ
したアモルフアスシリコン層、8は金属膜であ
る。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 動作半導体層にアモルフアスシリコンを用
    い、該半導体層のチヤネル部表面には保護膜を形
    成した薄膜トランジスタの製造法において、 ゲート絶縁膜、アモルフアスシリコン半導体
    層、および保護膜を逐次プラズマCVD法で、成
    長装置の真空を破らずに連続的に形成し、 該保護膜上にホトレジストを塗布し、かつパタ
    ーニングし、これをマスクとして該保護膜をエツ
    チングし、次いで不純物をドープしたアモルフア
    スシリコン層を100〜150℃で形成し、その上に金
    属膜を被着し、リフトオフして該アモルフアスシ
    リコン層及び金属膜をパターニングし、然るのち
    200〜350℃で熱処理して該アモルフアスシリコン
    層を活性化することを特徴とする薄膜トランジス
    タの製造法。
JP57223411A 1982-12-20 1982-12-20 薄膜トランジスタの製造法 Granted JPS59113667A (ja)

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