JP3056927B2 - 薄膜トランジスタ素子およびその製造方法 - Google Patents
薄膜トランジスタ素子およびその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、液晶表示装置等に利
用できる薄膜トランジスタ素子およびその製造方法に関
するものである。
用できる薄膜トランジスタ素子およびその製造方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の液晶表示装置を構成するアクティ
ブマトリクス基板における薄膜トランジスタ（以下ＴＦ
Ｔと略する）の構造を、図１の部分断面図を用いて説明
する。
ブマトリクス基板における薄膜トランジスタ（以下ＴＦ
Ｔと略する）の構造を、図１の部分断面図を用いて説明
する。
【０００３】非晶質シリコン薄膜トランジスタは、ガラ
スや石英などの絶縁性基板１上に第１の電極たとえばア
ルミニウムからなるゲート電極８が形成され、そのゲー
ト電極８を覆うようにしてアルミニウムを陽極酸化する
ことによって第１のゲート絶縁膜９が形成され、さらに
窒化シリコンの第２のゲート絶縁膜１０を介して非晶質
シリコン半導体層（ａ−Ｓｉ層）１１とチャンネルスト
ッパ層１２が形成され、チタンおよびアルミニウムから
なるソース電極１３ａおよびドレイン電極１３ｂがリン
を含む非晶質シリコン半導体層（ｎ+ ａ−Ｓｉ層）１１
ａ，１１ｂを介して形成されている。
スや石英などの絶縁性基板１上に第１の電極たとえばア
ルミニウムからなるゲート電極８が形成され、そのゲー
ト電極８を覆うようにしてアルミニウムを陽極酸化する
ことによって第１のゲート絶縁膜９が形成され、さらに
窒化シリコンの第２のゲート絶縁膜１０を介して非晶質
シリコン半導体層（ａ−Ｓｉ層）１１とチャンネルスト
ッパ層１２が形成され、チタンおよびアルミニウムから
なるソース電極１３ａおよびドレイン電極１３ｂがリン
を含む非晶質シリコン半導体層（ｎ+ ａ−Ｓｉ層）１１
ａ，１１ｂを介して形成されている。
【０００４】このようなＴＦＴの製造方法における製作
工程の例は図２に示す通りである。まず、図２（ａ）の
ように絶縁性基板１上にアルミニウム（Ａｌ）を製膜し
て、フォトリソグラフィ技術によりゲート電極８を形成
する。次に図２（ｂ）のようにゲート電極８の必要部分
に陽極酸化することにより、酸化アルミニウム（ＡｌＯ
ｘ）の第１のゲート絶縁膜９を形成する。次に図２
（ｃ）のようにＴＦＴの主材料である窒化シリコン（Ｓ
ｉＮx ）からなる第２のゲート絶縁膜１０、非晶質半導
体層（ａ−Ｓｉ層）１１、チャンネルストッパ層１２お
よびソース・ドレイン電極１３ａ，１３ｂと半導体間で
オーミック接触を得るためのｎ+ ａ−Ｓｉ層１１ａ，１
１ｂをプラズマＣＶＤ法により連続製膜し、図２（ｄ）
のようにＴＦＴを形成する部分以外のチャンネルストッ
パ層１２とａ−Ｓｉ層１１およびｎ+ａ−Ｓｉ層１１
ａ，１１ｂをエッチング除去する。最後に図２（ｅ）の
ようにＡｌを製膜してフォトリソグラフィ技術によりソ
ース電極１３ａおよびドレイン電極１３ｂを形成し、Ｔ
ＦＴのチャンネル部上のｎ+ ａ−Ｓｉ層１１ａ，１１ｂ
を除去してＴＦＴが完成する。
工程の例は図２に示す通りである。まず、図２（ａ）の
ように絶縁性基板１上にアルミニウム（Ａｌ）を製膜し
て、フォトリソグラフィ技術によりゲート電極８を形成
する。次に図２（ｂ）のようにゲート電極８の必要部分
に陽極酸化することにより、酸化アルミニウム（ＡｌＯ
ｘ）の第１のゲート絶縁膜９を形成する。次に図２
（ｃ）のようにＴＦＴの主材料である窒化シリコン（Ｓ
ｉＮx ）からなる第２のゲート絶縁膜１０、非晶質半導
体層（ａ−Ｓｉ層）１１、チャンネルストッパ層１２お
よびソース・ドレイン電極１３ａ，１３ｂと半導体間で
オーミック接触を得るためのｎ+ ａ−Ｓｉ層１１ａ，１
１ｂをプラズマＣＶＤ法により連続製膜し、図２（ｄ）
のようにＴＦＴを形成する部分以外のチャンネルストッ
パ層１２とａ−Ｓｉ層１１およびｎ+ａ−Ｓｉ層１１
ａ，１１ｂをエッチング除去する。最後に図２（ｅ）の
ようにＡｌを製膜してフォトリソグラフィ技術によりソ
ース電極１３ａおよびドレイン電極１３ｂを形成し、Ｔ
ＦＴのチャンネル部上のｎ+ ａ−Ｓｉ層１１ａ，１１ｂ
を除去してＴＦＴが完成する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この従
来例は、陽極酸化によって形成された第１のゲート絶縁
膜９において、後工程のチャンネルストッパ層１２の形
成のためのＢＨＦエッチング中に、たとえば図２（ｃ）
の第２のゲート絶縁膜１０の欠陥部１７などによる陽極
酸化膜である第１のゲート絶縁膜９の露出部で、図２
（ｄ）のように第１のゲート絶縁膜９がフッ酸によって
エッチングされ、第１のゲート絶縁膜９が薄くなること
により、低耐圧部が発生するという問題点があった。
来例は、陽極酸化によって形成された第１のゲート絶縁
膜９において、後工程のチャンネルストッパ層１２の形
成のためのＢＨＦエッチング中に、たとえば図２（ｃ）
の第２のゲート絶縁膜１０の欠陥部１７などによる陽極
酸化膜である第１のゲート絶縁膜９の露出部で、図２
（ｄ）のように第１のゲート絶縁膜９がフッ酸によって
エッチングされ、第１のゲート絶縁膜９が薄くなること
により、低耐圧部が発生するという問題点があった。
【０００６】これに対して、耐フッ酸性に優れた第１の
ゲート絶縁膜９を形成しようとすると、膜表面の凹凸が
大きくなって、絶縁耐圧を低下させるという問題点もあ
った。
ゲート絶縁膜９を形成しようとすると、膜表面の凹凸が
大きくなって、絶縁耐圧を低下させるという問題点もあ
った。
【０００７】その結果、図１のようにゲート電極８−ド
レイン電極１３ｂ間が短絡１５する可能性があった。
レイン電極１３ｂ間が短絡１５する可能性があった。
【０００８】したがって、この発明の目的は、第１の絶
縁膜の耐フッ酸性と絶縁耐圧を達成することができる薄
膜トランジスタ素子およびその製造方法を提供すること
である。
縁膜の耐フッ酸性と絶縁耐圧を達成することができる薄
膜トランジスタ素子およびその製造方法を提供すること
である。
【０００９】
【課題を解決するための手段】請求項１の薄膜トランジ
スタ素子は、絶縁性基板上に形成された第１の電極と、
この第１の電極の表面に陽極酸化により形成した絶縁層
と耐フッ酸性のある層を含む２層以上の第１の絶縁膜
と、この第１の絶縁膜上に陽極酸化以外の手段によって
形成された第２の絶縁膜と、この第２の絶縁膜上に形成
されたチャンネルストッパ層を含む半導体層と、この半
導体層上に形成された第２の電極とを備えたものであ
る。
スタ素子は、絶縁性基板上に形成された第１の電極と、
この第１の電極の表面に陽極酸化により形成した絶縁層
と耐フッ酸性のある層を含む２層以上の第１の絶縁膜
と、この第１の絶縁膜上に陽極酸化以外の手段によって
形成された第２の絶縁膜と、この第２の絶縁膜上に形成
されたチャンネルストッパ層を含む半導体層と、この半
導体層上に形成された第２の電極とを備えたものであ
る。
【００１０】請求項２の薄膜トランジスタ素子の製造方
法は、請求項１記載の薄膜トランジスタ素子の製造方法
であって、第１の絶縁膜を形成する陽極酸化時の電解液
の有機溶媒に、第１層は水を２０％から３０％含み、第
２層は水を６０％から８０％含むことにより、絶縁層と
耐フッ酸性のある層を形成するものである。
法は、請求項１記載の薄膜トランジスタ素子の製造方法
であって、第１の絶縁膜を形成する陽極酸化時の電解液
の有機溶媒に、第１層は水を２０％から３０％含み、第
２層は水を６０％から８０％含むことにより、絶縁層と
耐フッ酸性のある層を形成するものである。
【００１１】請求項３の薄膜トランジスタ素子の製造方
法は、請求項１記載の薄膜トランジスタ素子の製造方法
であって、第１の絶縁膜を形成する陽極酸化時の電流値
が、第１層は１ｍＡ／ｃｍ 2 を超えた値から１０ｍＡ／
ｃｍ 2 、第２層は０．１ｍＡ／ｃｍ 2 から１ｍＡ／ｃｍ
2 とすることにより、絶縁層と耐フッ酸性のある層を形
成するものである。
法は、請求項１記載の薄膜トランジスタ素子の製造方法
であって、第１の絶縁膜を形成する陽極酸化時の電流値
が、第１層は１ｍＡ／ｃｍ 2 を超えた値から１０ｍＡ／
ｃｍ 2 、第２層は０．１ｍＡ／ｃｍ 2 から１ｍＡ／ｃｍ
2 とすることにより、絶縁層と耐フッ酸性のある層を形
成するものである。
【００１２】請求項４の薄膜トランジスタ素子の製造方
法は、請求項１記載の薄膜トランジスタ素子の製造方法
であって、第１の絶縁膜を形成する陽極酸化時の温度
が、第１層は２０℃から３０℃であり、第２層は５０℃
から６０℃とすることにより、絶縁層と耐フッ酸性のあ
る層を形成するものである。
法は、請求項１記載の薄膜トランジスタ素子の製造方法
であって、第１の絶縁膜を形成する陽極酸化時の温度
が、第１層は２０℃から３０℃であり、第２層は５０℃
から６０℃とすることにより、絶縁層と耐フッ酸性のあ
る層を形成するものである。
【００１３】請求項５の薄膜トランジスタ素子の製造方
法は、請求項１記載の薄膜トランジスタ素子の製造方法
であって、第１の絶縁膜の少なくとも一層を形成する際
の陽極酸化時の電解液にフッ素を含むものである。
法は、請求項１記載の薄膜トランジスタ素子の製造方法
であって、第１の絶縁膜の少なくとも一層を形成する際
の陽極酸化時の電解液にフッ素を含むものである。
【００１４】請求項６の薄膜トランジスタ素子の製造方
法は、請求項２、請求項３、請求項４または請求項５に
おいて、第１の電極をＡｌまたはＴａを主成分とした薄
膜とするものである。
法は、請求項２、請求項３、請求項４または請求項５に
おいて、第１の電極をＡｌまたはＴａを主成分とした薄
膜とするものである。
【００１５】
【作用】請求項１の薄膜トランジスタ素子によれば、第
１の電極上に陽極酸化により形成する第１の絶縁膜を、
絶縁層と耐フッ酸性のある層を含む２層以上に形成した
ため、第２の絶縁膜の欠陥部などによりチャンネルスト
ッパ層の形成の際のＢＨＦエッチング中に欠陥部等を通
して第１の絶縁膜がエッチングされ、低耐圧部が発生す
るのを防止でき、このため耐フッ酸性と絶縁耐圧を同時
に向上できるので、ゲート電極とソース電極間等の短絡
を防止することができる。
１の電極上に陽極酸化により形成する第１の絶縁膜を、
絶縁層と耐フッ酸性のある層を含む２層以上に形成した
ため、第２の絶縁膜の欠陥部などによりチャンネルスト
ッパ層の形成の際のＢＨＦエッチング中に欠陥部等を通
して第１の絶縁膜がエッチングされ、低耐圧部が発生す
るのを防止でき、このため耐フッ酸性と絶縁耐圧を同時
に向上できるので、ゲート電極とソース電極間等の短絡
を防止することができる。
【００１６】請求項２の薄膜トランジスタ素子の製造方
法によれば、請求項１記載の薄膜トランジスタ素子の製
造方法であって、第１の絶縁膜を形成する陽極酸化時の
電解液の有機溶媒に、第１層は水を２０％から３０％含
み、第２層は水を６０％から８０％含むことにより、絶
縁層と耐フッ酸性のある層を形成するため、ゲート電極
とソース電極間等の短絡のない薄膜トランジスタ素子が
形成できるので、歩留りを向上することができる。
法によれば、請求項１記載の薄膜トランジスタ素子の製
造方法であって、第１の絶縁膜を形成する陽極酸化時の
電解液の有機溶媒に、第１層は水を２０％から３０％含
み、第２層は水を６０％から８０％含むことにより、絶
縁層と耐フッ酸性のある層を形成するため、ゲート電極
とソース電極間等の短絡のない薄膜トランジスタ素子が
形成できるので、歩留りを向上することができる。
【００１７】請求項３の薄膜トランジスタ素子の製造方
法によれば、請求項１記載の薄膜トランジスタ素子の製
造方法であって、第１の絶縁膜を形成する陽極酸化時の
電流値が、第１層は１ｍＡ／ｃｍ 2 を超えた値から１０
ｍＡ／ｃｍ 2 、第２層は０．１ｍＡ／ｃｍ 2 から１ｍＡ
／ｃｍ 2 とすることにより、絶縁層と耐フッ酸性のある
層を形成するため、請求項２と同作用がある。
法によれば、請求項１記載の薄膜トランジスタ素子の製
造方法であって、第１の絶縁膜を形成する陽極酸化時の
電流値が、第１層は１ｍＡ／ｃｍ 2 を超えた値から１０
ｍＡ／ｃｍ 2 、第２層は０．１ｍＡ／ｃｍ 2 から１ｍＡ
／ｃｍ 2 とすることにより、絶縁層と耐フッ酸性のある
層を形成するため、請求項２と同作用がある。
【００１８】請求項４の薄膜トランジスタ素子の製造方
法によれば、請求項１記載の薄膜トランジスタ素子の製
造方法であって、第１の絶縁膜を形成する陽極酸化時の
温度が、第１層は２０℃から３０℃であり、第２層は５
０℃から６０℃とすることにより、絶縁層と耐フッ酸性
のある層を形成するため、同作用がある。
法によれば、請求項１記載の薄膜トランジスタ素子の製
造方法であって、第１の絶縁膜を形成する陽極酸化時の
温度が、第１層は２０℃から３０℃であり、第２層は５
０℃から６０℃とすることにより、絶縁層と耐フッ酸性
のある層を形成するため、同作用がある。
【００１９】請求項５の薄膜トランジスタ素子の製造方
法によれば、請求項１記載の薄膜トランジスタ素子の製
造方法であって、第１の絶縁膜の少なくとも一層を形成
する際の陽極酸化時の電解液にフッ素を含むため、請求
項２と同作用がある。
法によれば、請求項１記載の薄膜トランジスタ素子の製
造方法であって、第１の絶縁膜の少なくとも一層を形成
する際の陽極酸化時の電解液にフッ素を含むため、請求
項２と同作用がある。
【００２０】請求項６の薄膜トランジスタ素子の製造方
法によれば、請求項２、請求項３、請求項４または請求
項５において、第１の電極をＡｌまたはＴａを主成分と
した薄膜とするため、請求項２、請求項３、請求項４ま
たは請求項５の作用のほか、第１の電極が単一層および
積層のいずれの場合でも、第１の絶縁膜の形成が容易に
できる。
法によれば、請求項２、請求項３、請求項４または請求
項５において、第１の電極をＡｌまたはＴａを主成分と
した薄膜とするため、請求項２、請求項３、請求項４ま
たは請求項５の作用のほか、第１の電極が単一層および
積層のいずれの場合でも、第１の絶縁膜の形成が容易に
できる。
【００２１】
【実施例】この発明の第１の実施例を図３に基づいて説
明する。すなわち、図３は薄膜トランジスタ素子の製造
工程を示す部分断面図であり、１は薄膜トランジスタ素
子の絶縁性基板であり、ガラス基板を用いている。２は
絶縁性基板１上に形成されたストライプ状のＡｌ膜のゲ
ート電極である第１の電極である。３は第１の電極２の
表面に陽極酸化により形成した絶縁層である耐圧性のあ
る第１層３ａと耐フッ酸性のある第２層３ｂからなるＡ
ｌ2 Ｏ3 のゲート絶縁膜である第１の絶縁膜である。４
は第１の絶縁膜３上に陽極酸化以外の手段によって形成
されたＳｉＮx （窒化シリコン絶縁膜）のゲート絶縁膜
である第２の絶縁膜である。５はａ−Ｓｉ層（非晶質シ
リコン半導体層）の半導体層である。６はＳｉＮx 膜の
チャンネルストッパ層である。７は第１の電極２に直交
したソース電極である第２の電極である。
明する。すなわち、図３は薄膜トランジスタ素子の製造
工程を示す部分断面図であり、１は薄膜トランジスタ素
子の絶縁性基板であり、ガラス基板を用いている。２は
絶縁性基板１上に形成されたストライプ状のＡｌ膜のゲ
ート電極である第１の電極である。３は第１の電極２の
表面に陽極酸化により形成した絶縁層である耐圧性のあ
る第１層３ａと耐フッ酸性のある第２層３ｂからなるＡ
ｌ2 Ｏ3 のゲート絶縁膜である第１の絶縁膜である。４
は第１の絶縁膜３上に陽極酸化以外の手段によって形成
されたＳｉＮx （窒化シリコン絶縁膜）のゲート絶縁膜
である第２の絶縁膜である。５はａ−Ｓｉ層（非晶質シ
リコン半導体層）の半導体層である。６はＳｉＮx 膜の
チャンネルストッパ層である。７は第１の電極２に直交
したソース電極である第２の電極である。
【００２２】この実施例によれば、第１の電極２上に形
成する第１の絶縁膜３を陽極酸化により、耐圧性のある
第１層３ａと耐フッ酸性のある第２層３ｂを含むため、
図３（ｄ）のように第２の絶縁膜４の欠陥部１７などに
よりチャンネルストッパ層６の形成の際のＢＨＦエッチ
ング中に欠陥部１７を通して第１の絶縁膜３がエッチン
グされ低耐圧部が発生するのを防止でき、耐フッ酸性と
絶縁耐圧を同時に向上できるので、ゲート電極である第
１の電極２とソース電極である第２の電極７間等の短絡
を防止することができる。
成する第１の絶縁膜３を陽極酸化により、耐圧性のある
第１層３ａと耐フッ酸性のある第２層３ｂを含むため、
図３（ｄ）のように第２の絶縁膜４の欠陥部１７などに
よりチャンネルストッパ層６の形成の際のＢＨＦエッチ
ング中に欠陥部１７を通して第１の絶縁膜３がエッチン
グされ低耐圧部が発生するのを防止でき、耐フッ酸性と
絶縁耐圧を同時に向上できるので、ゲート電極である第
１の電極２とソース電極である第２の電極７間等の短絡
を防止することができる。
【００２３】なお、第１の絶縁膜３は２層以上形成され
てもよい。
てもよい。
【００２４】つぎにこの薄膜トランジスタ素子の製造方
法について説明する。すなわち、図３に示すように、絶
縁性基板１としてのガラス基板上にＡｌ膜を３００ｎｍ
形成し、フォトリソグラフィとエッチングにより第１の
電極２として図３（ａ）のようにゲート電極を完成し
た。陽極酸化法により、第１の絶縁膜３の第１層３ａと
して図３（ｂ）のようにＡｌ2 Ｏ3 膜（Ａｌの陽極酸化
膜）を１００ｎｍ形成した。陽極酸化条件はクエン酸ア
ンモニウムを主成分とし、エチレングリコールを溶媒と
する電解液を３０℃に加温し、電流密度５ｍＡ／ｃ
ｍ2 、所定電圧７０Ｖまで定電流で行った。続いて第２
層３ｂとして図３（ｃ）のようにＡｌ2 Ｏ3 膜を１００
ｎｍ形成した。陽極酸化条件はクエン酸アンモニウムを
主成分とし、水を溶媒とする電解液を３０℃に加温し、
電流密度０．５ｍＡ／ｃｍ2 、所定電圧１４０Ｖまで定
電流で行った。１４０Ｖ到達後は定電圧で電流値が初期
の１％に低下するまで延長した。
法について説明する。すなわち、図３に示すように、絶
縁性基板１としてのガラス基板上にＡｌ膜を３００ｎｍ
形成し、フォトリソグラフィとエッチングにより第１の
電極２として図３（ａ）のようにゲート電極を完成し
た。陽極酸化法により、第１の絶縁膜３の第１層３ａと
して図３（ｂ）のようにＡｌ2 Ｏ3 膜（Ａｌの陽極酸化
膜）を１００ｎｍ形成した。陽極酸化条件はクエン酸ア
ンモニウムを主成分とし、エチレングリコールを溶媒と
する電解液を３０℃に加温し、電流密度５ｍＡ／ｃ
ｍ2 、所定電圧７０Ｖまで定電流で行った。続いて第２
層３ｂとして図３（ｃ）のようにＡｌ2 Ｏ3 膜を１００
ｎｍ形成した。陽極酸化条件はクエン酸アンモニウムを
主成分とし、水を溶媒とする電解液を３０℃に加温し、
電流密度０．５ｍＡ／ｃｍ2 、所定電圧１４０Ｖまで定
電流で行った。１４０Ｖ到達後は定電圧で電流値が初期
の１％に低下するまで延長した。
【００２５】つぎに図３（ｄ）のようにプラズマＣＶＤ
法により第２の絶縁膜４としてゲート絶縁膜ＳｉＮ
x （窒化シリコン絶縁膜）を２００ｎｍ製膜するととも
に、半導体層５のａ−Ｓｉ（非晶質シリコン半導体層）
を５０ｎｍと、その上に設けられるチャンネルストッパ
層６のＳｉＮx 膜を１００ｎｍ連続製膜した。このチャ
ンネルストッパ層６のＳｉＮx 膜を選択的にエッチング
し、図３（ｅ）のようにチャンネルストッパ層６とし
た。Ａｌの３００ｎｍをスパッタリング法で形成した
後、フォトリソグラフィとエッチングにより、図３
（ｆ）のようにソース電極７を形成し、薄膜トランジス
タ素子を完成した。
法により第２の絶縁膜４としてゲート絶縁膜ＳｉＮ
x （窒化シリコン絶縁膜）を２００ｎｍ製膜するととも
に、半導体層５のａ−Ｓｉ（非晶質シリコン半導体層）
を５０ｎｍと、その上に設けられるチャンネルストッパ
層６のＳｉＮx 膜を１００ｎｍ連続製膜した。このチャ
ンネルストッパ層６のＳｉＮx 膜を選択的にエッチング
し、図３（ｅ）のようにチャンネルストッパ層６とし
た。Ａｌの３００ｎｍをスパッタリング法で形成した
後、フォトリソグラフィとエッチングにより、図３
（ｆ）のようにソース電極７を形成し、薄膜トランジス
タ素子を完成した。
【００２６】また比較測定のため、第１の絶縁膜３を第
１層３ａまたは第２層３ｂのどちらか一層としたサンプ
ルも用意した。
１層３ａまたは第２層３ｂのどちらか一層としたサンプ
ルも用意した。
【００２７】これらのサンプルについて、ゲート電極２
とソース電極７間に５０Ｖ印加したときのショート発生
数を測定した。尚クロスポイントは一枚あたり１０万個
有するものを用いた。その結果、第１の絶縁膜３の構成
と欠陥数の関係を表１に示した。
とソース電極７間に５０Ｖ印加したときのショート発生
数を測定した。尚クロスポイントは一枚あたり１０万個
有するものを用いた。その結果、第１の絶縁膜３の構成
と欠陥数の関係を表１に示した。
【００２８】
【表１】
【００２９】ここで、第１の実施例のサンプルは、第１
層３ａが水系で第２層３ｂが非水系の場合の欠陥数と、
第１層３ａが非水系で第２層３ｂが水系の場合の欠陥数
を示し、比較のためのサンプルは非水系の場合と水系の
場合の各欠陥数を示している。この表１より、第１の絶
縁膜３を２層構成としたものが良好であることがわかっ
た。
層３ａが水系で第２層３ｂが非水系の場合の欠陥数と、
第１層３ａが非水系で第２層３ｂが水系の場合の欠陥数
を示し、比較のためのサンプルは非水系の場合と水系の
場合の各欠陥数を示している。この表１より、第１の絶
縁膜３を２層構成としたものが良好であることがわかっ
た。
【００３０】したがって、この薄膜トランジスタ素子の
製造方法によれば、耐圧性のある層と耐フッ酸性のある
層を形成したため、ゲート電極２とソース電極７間の短
絡のない薄膜トランジスタ素子が形成できるので、欠陥
のない緻密な第１の絶縁膜３を得ることで、歩留りを向
上することができる。
製造方法によれば、耐圧性のある層と耐フッ酸性のある
層を形成したため、ゲート電極２とソース電極７間の短
絡のない薄膜トランジスタ素子が形成できるので、欠陥
のない緻密な第１の絶縁膜３を得ることで、歩留りを向
上することができる。
【００３１】この発明の第２の実施例の薄膜トランジス
タ素子の製造方法について説明する。すなわち、絶縁性
基板１としてのガラス基板上にＡｌ：Ｔａ膜を３００ｎ
ｍ形成し、フォトリソグラフィとエッチングにより第１
の電極２としてゲート電極を形成した。第１の絶縁膜３
のＡｌ2 Ｏ3 膜の第１層３ａおよび第２層３ｂは、表２
に示したように、種々の陽極酸化条件とくに電解液の溶
媒の液組成（水：有機溶媒）と耐ＨＦ性の関係に着目し
て、各々１００ｎｍの厚さに形成した。この時の陽極酸
化条件は、温度３０℃、アジピン酸アンモニウムの非水
溶液を用いて、電流密度１ｍＡ／ｃｍ2 であった。その
他は第１の実施例と同様である。
タ素子の製造方法について説明する。すなわち、絶縁性
基板１としてのガラス基板上にＡｌ：Ｔａ膜を３００ｎ
ｍ形成し、フォトリソグラフィとエッチングにより第１
の電極２としてゲート電極を形成した。第１の絶縁膜３
のＡｌ2 Ｏ3 膜の第１層３ａおよび第２層３ｂは、表２
に示したように、種々の陽極酸化条件とくに電解液の溶
媒の液組成（水：有機溶媒）と耐ＨＦ性の関係に着目し
て、各々１００ｎｍの厚さに形成した。この時の陽極酸
化条件は、温度３０℃、アジピン酸アンモニウムの非水
溶液を用いて、電流密度１ｍＡ／ｃｍ2 であった。その
他は第１の実施例と同様である。
【００３２】第１の絶縁膜３の膜質の評価は、チャンネ
ルストッパ層６の形成時に用いるＢＨＦ液によるエッチ
ング量と膜表面の凹凸の観察によって行った。第１層３
ａと第２層３ｂの積層構成の良否の判定は、ＢＨＦ液の
エッチング量では２分浸漬後の陽極酸化膜の残膜量が３
０ｎｍ以上のものを○、０より大きく２０ｎｍ以下を
△、０以下を×とした。膜表面の凹凸は目検で白濁の感
じられるものを×とした。これら２点より両方を満足す
るものを○とした。
ルストッパ層６の形成時に用いるＢＨＦ液によるエッチ
ング量と膜表面の凹凸の観察によって行った。第１層３
ａと第２層３ｂの積層構成の良否の判定は、ＢＨＦ液の
エッチング量では２分浸漬後の陽極酸化膜の残膜量が３
０ｎｍ以上のものを○、０より大きく２０ｎｍ以下を
△、０以下を×とした。膜表面の凹凸は目検で白濁の感
じられるものを×とした。これら２点より両方を満足す
るものを○とした。
【００３３】
【表２】
【００３４】表２を参照すると、第１層３ａと第２層３
ｂの液組成の構成が、第１層（水：有機溶媒）／第２層
（水：有機溶媒）として、20:80 ／60:40 ，20:80 ／8
0:20，30:70 ／60:40 ，30:70 ／80:20 の４種類でよい
結果が得られた。
ｂの液組成の構成が、第１層（水：有機溶媒）／第２層
（水：有機溶媒）として、20:80 ／60:40 ，20:80 ／8
0:20，30:70 ／60:40 ，30:70 ／80:20 の４種類でよい
結果が得られた。
【００３５】つぎに、実施例１と同様に４種類の積層構
成の薄膜トランジスタ素子を作製し、これらのサンプル
についてゲート電極２とソース電極７間に５０Ｖ印加し
たときのショート発生数を測定した。その結果、いずれ
も欠陥数はゼロであった。
成の薄膜トランジスタ素子を作製し、これらのサンプル
についてゲート電極２とソース電極７間に５０Ｖ印加し
たときのショート発生数を測定した。その結果、いずれ
も欠陥数はゼロであった。
【００３６】したがって、第１の絶縁膜３を形成する陽
極酸化時の電解液の溶媒として有機溶媒に、第１層３ａ
は水を３０％以下含み、第２層３ｂは水を６０％以上含
むことにより、耐圧性のある層と耐フッ酸性のある層を
形成し得ることがわかる。これにより、第１の実施例と
同様の効果を得ることができる。
極酸化時の電解液の溶媒として有機溶媒に、第１層３ａ
は水を３０％以下含み、第２層３ｂは水を６０％以上含
むことにより、耐圧性のある層と耐フッ酸性のある層を
形成し得ることがわかる。これにより、第１の実施例と
同様の効果を得ることができる。
【００３７】この発明の第３の実施例の薄膜トランジス
タ素子の製造方法について説明する。すなわち、実施例
２と同様に、ガラス基板上にＡｌ：Ｔａ膜を３００ｎｍ
形成し、フォトリソグラフィとエッチングにより第１の
電極２としてゲート電極を形成した。第１の絶縁膜３の
Ａｌ2 Ｏ3 膜の第１層３ａおよび第２層３ｂは、表３に
示したように、種々の陽極酸化条件とくに電流密度と耐
ＨＦ性の関係に着目して、各々１００ｎｍの厚さに形成
した。この時の陽極酸化条件は、温度３０℃、アジピン
酸アンモニウムの非水溶液を用いて行った。その他は第
１の実施例と同様である。また膜質評価は実施例２と同
様である。
タ素子の製造方法について説明する。すなわち、実施例
２と同様に、ガラス基板上にＡｌ：Ｔａ膜を３００ｎｍ
形成し、フォトリソグラフィとエッチングにより第１の
電極２としてゲート電極を形成した。第１の絶縁膜３の
Ａｌ2 Ｏ3 膜の第１層３ａおよび第２層３ｂは、表３に
示したように、種々の陽極酸化条件とくに電流密度と耐
ＨＦ性の関係に着目して、各々１００ｎｍの厚さに形成
した。この時の陽極酸化条件は、温度３０℃、アジピン
酸アンモニウムの非水溶液を用いて行った。その他は第
１の実施例と同様である。また膜質評価は実施例２と同
様である。
【００３８】
【表３】
【００３９】表３を参照すると、第１層３ａと第２層３
ｂの構成が、第１層の電流密度／第２層の電流密度とし
て、5mA/cm2 ／0.1mA/cm2 ，5mA/cm2 ／0.5mA/cm2 ，5m
A/cm2 ／1mA/cm2 ，10mA/cm2／0.1mA/cm2 ，10mA/cm2／
0.5mA/cm2 ，10mA/cm2cm2 の６種類でよい結果が得られ
た。
ｂの構成が、第１層の電流密度／第２層の電流密度とし
て、5mA/cm2 ／0.1mA/cm2 ，5mA/cm2 ／0.5mA/cm2 ，5m
A/cm2 ／1mA/cm2 ，10mA/cm2／0.1mA/cm2 ，10mA/cm2／
0.5mA/cm2 ，10mA/cm2cm2 の６種類でよい結果が得られ
た。
【００４０】また実施例１と同様に６種類の積層構成の
薄膜トランジスタ素子を作製し、これらのサンプルにつ
いてゲート電極２とソース電極７間に５０Ｖ印加したと
きのショート発生数を測定した。その結果、いずれも欠
陥数はゼロであった。
薄膜トランジスタ素子を作製し、これらのサンプルにつ
いてゲート電極２とソース電極７間に５０Ｖ印加したと
きのショート発生数を測定した。その結果、いずれも欠
陥数はゼロであった。
【００４１】したがって、第１の絶縁膜３を形成する陽
極酸化時の電流値が、第１層３ａは１ｍＡ／ｃｍ2 より
大きく、第２層３ｂは１ｍＡ／ｃｍ2 以下とすることに
より、耐圧性のある層と耐フッ酸性のある層を形成し得
ることがわかる。
極酸化時の電流値が、第１層３ａは１ｍＡ／ｃｍ2 より
大きく、第２層３ｂは１ｍＡ／ｃｍ2 以下とすることに
より、耐圧性のある層と耐フッ酸性のある層を形成し得
ることがわかる。
【００４２】この発明の第４の実施例の薄膜トランジス
タ素子の製造方法について説明する。すなわち、実施例
２と同様に、ガラス基板上にＡｌ：Ｔａ膜を３００ｎｍ
形成し、フォトリソグラフィとエッチングにより第１の
電極２としてゲート電極を形成した。第１の絶縁膜３の
Ａｌ2 Ｏ3 膜の第１層３ａおよび第２層３ｂは、表４に
示したように、種々の陽極酸化条件とくに温度すなわち
電解液の浴温と耐ＨＦ性の関係に着目して、各々１００
ｎｍの厚さに形成した。この時の陽極酸化条件は、アジ
ピン酸アンモニウムの非水溶液を用いて電流密度１ｍＡ
／ｃｍ2 で行った。その他は第１の実施例と同様であ
り、また膜質評価は実施例２と同様である。
タ素子の製造方法について説明する。すなわち、実施例
２と同様に、ガラス基板上にＡｌ：Ｔａ膜を３００ｎｍ
形成し、フォトリソグラフィとエッチングにより第１の
電極２としてゲート電極を形成した。第１の絶縁膜３の
Ａｌ2 Ｏ3 膜の第１層３ａおよび第２層３ｂは、表４に
示したように、種々の陽極酸化条件とくに温度すなわち
電解液の浴温と耐ＨＦ性の関係に着目して、各々１００
ｎｍの厚さに形成した。この時の陽極酸化条件は、アジ
ピン酸アンモニウムの非水溶液を用いて電流密度１ｍＡ
／ｃｍ2 で行った。その他は第１の実施例と同様であ
り、また膜質評価は実施例２と同様である。
【００４３】
【表４】
【００４４】表４を参照すると、第１層３ａと第２層３
ｂの構成が、第１層の温度／第１層の温度として、20℃
／50℃，20℃／60℃，30℃／50℃，30℃／60℃，の４種
類でよい結果が得られた。
ｂの構成が、第１層の温度／第１層の温度として、20℃
／50℃，20℃／60℃，30℃／50℃，30℃／60℃，の４種
類でよい結果が得られた。
【００４５】また実施例１と同様に４種類の積層構成で
薄膜トランジスタ素子を作製し、これらのサンプルにつ
いてゲート電極２とソース電極７間に５０Ｖ印加したと
きのショート発生数を測定した。その結果、いずれも欠
陥数はゼロであった。
薄膜トランジスタ素子を作製し、これらのサンプルにつ
いてゲート電極２とソース電極７間に５０Ｖ印加したと
きのショート発生数を測定した。その結果、いずれも欠
陥数はゼロであった。
【００４６】したがって、第１の絶縁膜３を形成する陽
極酸化時の温度が、第１層３ａは３０℃以下であり、第
２層３ｂは５０℃以上とすることにより、耐圧性のある
層と耐フッ酸性のある層を形成し得ることがわかる。
極酸化時の温度が、第１層３ａは３０℃以下であり、第
２層３ｂは５０℃以上とすることにより、耐圧性のある
層と耐フッ酸性のある層を形成し得ることがわかる。
【００４７】この発明の第５の実施例の薄膜トランジス
タ素子の製造方法について説明する。すなわち、実施例
２と同様に、ガラス基板上にＡｌ：Ｔａ膜を３００ｎｍ
形成し、フォトリソグラフィとエッチングにより第１の
電極２としてゲート電極を形成した。第１の絶縁膜３の
Ａｌ2 Ｏ3 膜の第１層３ａおよび第２層３ｂは、表５に
示したように、種々の陽極酸化条件とくに電解液の添加
剤の種類と耐ＨＦ性の関係に着目して、各々１００ｎｍ
の厚さに形成した。この時の陽極酸化条件は、アジピン
酸アンモニウムの非水溶液を用いて、温度３０℃、電流
密度１ｍＡ／ｃｍ2 で行った。その他は第１の実施例と
同様であり、また膜質評価は実施例２と同様である。
タ素子の製造方法について説明する。すなわち、実施例
２と同様に、ガラス基板上にＡｌ：Ｔａ膜を３００ｎｍ
形成し、フォトリソグラフィとエッチングにより第１の
電極２としてゲート電極を形成した。第１の絶縁膜３の
Ａｌ2 Ｏ3 膜の第１層３ａおよび第２層３ｂは、表５に
示したように、種々の陽極酸化条件とくに電解液の添加
剤の種類と耐ＨＦ性の関係に着目して、各々１００ｎｍ
の厚さに形成した。この時の陽極酸化条件は、アジピン
酸アンモニウムの非水溶液を用いて、温度３０℃、電流
密度１ｍＡ／ｃｍ2 で行った。その他は第１の実施例と
同様であり、また膜質評価は実施例２と同様である。
【００４８】
【表５】
【００４９】表５を参照すると、第１層３ａと第２層３
ｂの構成が、第１層の添加剤／第２層の添加剤として、
なし／ＨＦ，ＮＨ4 Ｆ／なし，ＮＨ4 Ｆ／ＮＨ4 Ｆ，Ｎ
Ｈ4Ｆ／ＨＦ，の４種類でよい結果が得られた。
ｂの構成が、第１層の添加剤／第２層の添加剤として、
なし／ＨＦ，ＮＨ4 Ｆ／なし，ＮＨ4 Ｆ／ＮＨ4 Ｆ，Ｎ
Ｈ4Ｆ／ＨＦ，の４種類でよい結果が得られた。
【００５０】また実施例１と同様に４種類の積層構成で
薄膜トランジスタ素子を作製し、これらのサンプルにつ
いてゲート電極２とソース電極７間に５０Ｖ印加したと
きのショート発生数を測定した。その結果、いずれも欠
陥数はゼロであった。
薄膜トランジスタ素子を作製し、これらのサンプルにつ
いてゲート電極２とソース電極７間に５０Ｖ印加したと
きのショート発生数を測定した。その結果、いずれも欠
陥数はゼロであった。
【００５１】したがって、第１の絶縁膜３の少なくとも
一層を形成する際の陽極酸化時の電解液にフッ素を含む
ことにより、耐圧性のある層と耐フッ酸性のある層を形
成し得ることがわかる。
一層を形成する際の陽極酸化時の電解液にフッ素を含む
ことにより、耐圧性のある層と耐フッ酸性のある層を形
成し得ることがわかる。
【００５２】なお、第１の電極２はＡｌまたはＴａを主
成分とした薄膜の単一層および積層構造にすると、第１
の絶縁膜３の形成が容易にできる。
成分とした薄膜の単一層および積層構造にすると、第１
の絶縁膜３の形成が容易にできる。
【００５３】
【発明の効果】請求項１の薄膜トランジスタ素子によれ
ば、第１の電極上に陽極酸化により形成する第１の絶縁
膜を、絶縁層と耐フッ酸性のある層を含む２層以上に形
成したため、第２の絶縁膜の欠陥部などによりチャンネ
ルストッパの形成の際のＢＨＦエッチング中に欠陥部等
を通して第１の絶縁膜がエッチングされ、低耐圧部が発
生するのを防止でき、このため耐フッ酸性と絶縁耐圧を
同時に向上できるので、ゲート電極とソース電極間等の
短絡を防止することができるという効果がある。
ば、第１の電極上に陽極酸化により形成する第１の絶縁
膜を、絶縁層と耐フッ酸性のある層を含む２層以上に形
成したため、第２の絶縁膜の欠陥部などによりチャンネ
ルストッパの形成の際のＢＨＦエッチング中に欠陥部等
を通して第１の絶縁膜がエッチングされ、低耐圧部が発
生するのを防止でき、このため耐フッ酸性と絶縁耐圧を
同時に向上できるので、ゲート電極とソース電極間等の
短絡を防止することができるという効果がある。
【００５４】請求項２の薄膜トランジスタ素子の製造方
法によれば、請求項１記載の薄膜トランジスタ素子の製
造方法であって、第１の絶縁膜を形成する陽極酸化時の
電解液の有機溶媒に、第１層は水を１０％から３０％含
み、第２層は水を６０％から９０％含むことにより、絶
縁層と耐フッ酸性のある層を形成するため、ゲート電極
とソース電極間等の短絡のない薄膜トランジスタ素子が
形成できるので、歩留りを向上することができる。
法によれば、請求項１記載の薄膜トランジスタ素子の製
造方法であって、第１の絶縁膜を形成する陽極酸化時の
電解液の有機溶媒に、第１層は水を１０％から３０％含
み、第２層は水を６０％から９０％含むことにより、絶
縁層と耐フッ酸性のある層を形成するため、ゲート電極
とソース電極間等の短絡のない薄膜トランジスタ素子が
形成できるので、歩留りを向上することができる。
【００５５】請求項３の薄膜トランジスタ素子の製造方
法によれば、請求項１記載の薄膜トランジスタ素子の製
造方法であって、第１の絶縁膜を形成する陽極酸化時の
電流値が、第１層は１ｍＡ／ｃｍ 2 を超えた値から１０
ｍＡ／ｃｍ 2 、第２層は０．１ｍＡ／ｃｍ 2 から１ｍＡ
／ｃｍ 2 とすることにより、絶縁層と耐フッ酸性のある
層を形成するため、請求項２と同効果がある。
法によれば、請求項１記載の薄膜トランジスタ素子の製
造方法であって、第１の絶縁膜を形成する陽極酸化時の
電流値が、第１層は１ｍＡ／ｃｍ 2 を超えた値から１０
ｍＡ／ｃｍ 2 、第２層は０．１ｍＡ／ｃｍ 2 から１ｍＡ
／ｃｍ 2 とすることにより、絶縁層と耐フッ酸性のある
層を形成するため、請求項２と同効果がある。
【００５６】請求項４の薄膜トランジスタ素子の製造方
法によれば、請求項１記載の薄膜トランジスタ素子の製
造方法であって、第１の絶縁膜を形成する陽極酸化時の
温度が、第１層は２０℃から３０℃であり、第２層は５
０℃から６０℃とすることにより、絶縁層と耐フッ酸性
のある層を形成するため、同効果がある。
法によれば、請求項１記載の薄膜トランジスタ素子の製
造方法であって、第１の絶縁膜を形成する陽極酸化時の
温度が、第１層は２０℃から３０℃であり、第２層は５
０℃から６０℃とすることにより、絶縁層と耐フッ酸性
のある層を形成するため、同効果がある。
【００５７】請求項５の薄膜トランジスタ素子の製造方
法によれば、請求項１記載の薄膜トランジスタ素子の製
造方法であって、第１の絶縁膜の少なくとも一層を形成
する際の陽極酸化時の電解液にフッ素を含むため、請求
項２と同効果がある。
法によれば、請求項１記載の薄膜トランジスタ素子の製
造方法であって、第１の絶縁膜の少なくとも一層を形成
する際の陽極酸化時の電解液にフッ素を含むため、請求
項２と同効果がある。
【００５８】請求項６の薄膜トランジスタ素子の製造方
法によれば、請求項２、請求項３、請求項４または請求
項５において、第１の電極をＡｌまたはＴａを主成分と
した薄膜とするため、請求項２、請求項３、請求項４ま
たは請求項５の効果のほか、第１の電極が単一層および
積層のいずれの場合でも、第１の絶縁膜の形成が容易に
できる。
法によれば、請求項２、請求項３、請求項４または請求
項５において、第１の電極をＡｌまたはＴａを主成分と
した薄膜とするため、請求項２、請求項３、請求項４ま
たは請求項５の効果のほか、第１の電極が単一層および
積層のいずれの場合でも、第１の絶縁膜の形成が容易に
できる。
【図１】従来の薄膜トランジスタ素子の部分断面図であ
る。
る。
【図２】その薄膜トランジスタ素子の製造工程を示す部
分断面図である。
分断面図である。
【図３】この発明の第１の実施例の薄膜トランジスタ素
子の製造工程を示す部分断面図である。
子の製造工程を示す部分断面図である。
１ 絶縁性基板 ２ 第１の電極 ３ 第１の絶縁膜 ３ａ 第１層 ３ｂ 第２層 ４ 第２の絶縁膜 ５ 半導体層 ６ チャンネルストッパ層 ７ 第２の電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田村 達彦 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (72)発明者 竹田 守 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−264774（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−166236（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−356926（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 29/786 H01L 21/336 G02F 1/1368 H01L 21/316 H01L 21/32 H01L 21/473
Claims (6)
- 【請求項１】 絶縁性基板上に形成された第１の電極
と、この第１の電極の表面に陽極酸化により形成した絶
縁層と耐フッ酸性のある層を含む２層以上の第１の絶縁
膜と、この第１の絶縁膜上に前記陽極酸化以外の手段に
よって形成された第２の絶縁膜と、この第２の絶縁膜上
に形成されたチャンネルストッパ層を含む半導体層と、
この半導体層上に形成された第２の電極とを備えた薄膜
トランジスタ素子。 - 【請求項２】 請求項１記載の薄膜トランジスタ素子の
製造方法であって、第１の絶縁膜を形成する陽極酸化時
の電解液の有機溶媒に、第１層は水を２０％から３０％
含み、第２層は水を６０％から８０％含むことにより、
絶縁層と耐フッ酸性のある層を形成することを特徴とす
る薄膜トランジスタ素子の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１記載の薄膜トランジスタ素子の
製造方法であって、第１の絶縁膜を形成する陽極酸化時
の電流値が、第１層は１ｍＡ／ｃｍ 2 を超えた値から１
０ｍＡ／ｃｍ 2 、第２層は０．１ｍＡ／ｃｍ 2 から１ｍ
Ａ／ｃｍ 2 とすることにより、絶縁層と耐フッ酸性のあ
る層を形成することを特徴とする薄膜トランジスタ素子
の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１記載の薄膜トランジスタ素子の
製造方法であって、第１の絶縁膜を形成する陽極酸化時
の温度が、第１層は２０℃から３０℃、第２層は５０℃
から６０℃とすることにより、絶縁層と耐フッ酸性のあ
る層を形成することを特徴とする薄膜トランジスタ素子
の製造方法。 - 【請求項５】 請求項１記載の薄膜トランジスタ素子の
製造方法であって、第１の絶縁膜の少なくとも一層を形
成する際の陽極酸化時の電解液にフッ素を含むことを特
徴とする薄膜トランジスタ素子の製造方法。 - 【請求項６】 第１の電極がＡｌまたはＴａを主成分と
した薄膜である請求項２、請求項３、請求項４または請
求項５記載の薄膜トランジスタ素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5293039A JP3056927B2 (ja) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | 薄膜トランジスタ素子およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5293039A JP3056927B2 (ja) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | 薄膜トランジスタ素子およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07147407A JPH07147407A (ja) | 1995-06-06 |
| JP3056927B2 true JP3056927B2 (ja) | 2000-06-26 |
Family
ID=17789703
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5293039A Expired - Fee Related JP3056927B2 (ja) | 1993-11-24 | 1993-11-24 | 薄膜トランジスタ素子およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3056927B2 (ja) |
-
1993
- 1993-11-24 JP JP5293039A patent/JP3056927B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JPH07147407A (ja) | 1995-06-06 |
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