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JPH0685258A - 薄膜トランジスタとその製造方法 - Google Patents

薄膜トランジスタとその製造方法

Info

Publication number
JPH0685258A
JPH0685258A JP23570392A JP23570392A JPH0685258A JP H0685258 A JPH0685258 A JP H0685258A JP 23570392 A JP23570392 A JP 23570392A JP 23570392 A JP23570392 A JP 23570392A JP H0685258 A JPH0685258 A JP H0685258A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
insulating film
island
gate electrode
amorphous
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP23570392A
Other languages
English (en)
Inventor
Takayuki Yamada
高幸 山田
Takeshi Nakamura
毅 中村
Sukeji Kato
典司 加藤
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.)
Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Fuji Xerox Co Ltd filed Critical Fuji Xerox Co Ltd
Priority to JP23570392A priority Critical patent/JPH0685258A/ja
Publication of JPH0685258A publication Critical patent/JPH0685258A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 島状部分の段差部でのポリシリコン膜とゲー
ト電極とがショートすることのない構造を有する薄膜ト
ランジスタを得る。 【構成】 絶縁基板11上に島状に形成した非単結晶半
導体膜12およびこの島状の非単結晶半導体膜上に形成
した第1の絶縁膜13と、上記島状部分の周囲の段差を
覆って形成した第2の絶縁膜21と、この第2の絶縁膜
で囲まれた上記第1の絶縁膜13上に形成したゲート電
極14とを有する構造とした。 【効果】 非単結晶半導体膜(ポリシリコン膜)とゲー
ト電極とが完全に絶縁され、非単結晶半導体膜とゲート
電極とのショートが阻止される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体素子の製造方法に
係り、特にポリシリコン等の非単結晶半導体膜を用いた
薄膜トランジスタとその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ガラスなどの絶縁性基板(以下、単に絶
縁基板という)上にポリシリコン(Poly−Si)薄
膜トランジスタ(TFT)を形成する技術としてアニー
ルによる結晶化技術がある。このアニールによる結晶化
技術を用いたポリシリコンTFTの製造方法として、特
開平3−104209号公報、特開平3−289140
号公報に開示の方法が知られている。
【0003】また、この技術に関しては、本出願人は以
下に説明するような製造方法を既に出願した。図7〜図
11は上記本出願人の出願にかかる薄膜トランジスタの
製造方法を説明する工程図であって、10は非晶質半導
体層、11はガラス基板、12は多結晶化した半導体膜
(Poly−Si膜:ポリシリコン膜)、13はゲート
絶縁膜、14はゲート電極、15は層間絶縁膜、16は
ソース拡散層、17はドレイン拡散層、18はソース電
極、19はドレイン電極、20は保護膜であるパシベー
ション膜である。なお、ソース拡散層16とドレイン拡
散層17はポリシリコン膜をP+ ,B+ 等のイオンを注
入した不純物拡散層である。
【0004】まず、図7(a)に示したように、ガラス
等の絶縁基板11上に非晶質半導体膜10としてアモル
ファスSi(a−Si)をプラズマCVD法で着膜す
る。これを赤外線ランプヒータまたはレーザ光線でアニ
ールし(同図ではレーザ光線Lを照射している様子を示
す)、a−Siを多結晶Si(Poly−Si)膜12
に成長させる。この後、ゲート絶縁膜(SiO2 膜)1
3を着膜する(b)。
【0005】以上の工程は真空を破らずに行うため、多
結晶Si層12とゲート絶縁膜(SiO2 膜)13の界
面は清浄に保たれる。次に、図8に示したように、ゲー
ト絶縁膜13とポリシリコン膜12の2層を通常のフォ
トリソグラフィー法によりパターニングして島状に成形
し、この島状部分の上にゲート電極14を形成する。
【0006】図9は図8の要部説明図であって、(a)
は上面図、(b)は(a)のB−B’断面図である。同
図に示したように、ゲート電極14はゲート絶縁膜13
島状部分の上面からその側壁の段差を被覆してガラス基
板11にアルミニウム,タンタルあるいはチタン等を着
膜して形成する。
【0007】ゲート電極14を形成した後、図10
(a)に示したように、上記ゲート電極14をマスクと
してP+ ,B+ 等のイオンIを注入し、自己整合的に不
純物拡散領域から成るソース拡散層16とドレイン拡散
層17を形成する。この上に、(b)のように、プラズ
マCVDによりSiO2 膜からなる層間絶縁膜15を5
000オングストローム〜1μmの厚さに着膜し、上記
ソース拡散層16とドレイン拡散層17にコンタクトを
取るために相関絶縁膜15とゲート絶縁膜13にビアホ
ール16’,17’を穿孔する。そして、水素プラズマ
処理を施して半導体/ゲート絶縁膜境界のダングリング
ボンドを水素で終端し、欠陥準位密度を低減する。
【0008】最後に、図11に示したように、スパッタ
リング法によりアルミニウムを約1μm着膜し、パター
ニングしてソース電極18とドレイン電極19を形成
し、その全体を保護膜であるパシベーション膜20で覆
い、TFTを完成させる。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術におい
ては、前記図9の(b)に示したように、ゲート電極1
4が島状部分の上面からガラス基板11に降りる段差部
においてポリシリコン層12と接触してショートを起こ
し易い構造となっている。ポリシリコン層12の島状部
分側壁には自然酸化膜があるのみで、通常の動作時にゲ
ート電極14に印加される10〜20Vの電圧では絶縁
破壊を起こしショート状態となってしまうという問題が
あった。
【0010】本発明の目的は、上記従来技術の問題を解
消し、島状部分の段差部でのポリシリコン膜とゲート電
極とがショートすることのない構造を有する薄膜トラン
ジスタとその製造方法を提供することにある。
【0011】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による薄膜トランジスタは、絶縁基板11上
に島状に形成した非単結晶半導体膜12およびこの島状
の非単結晶半導体膜上に形成した第1の絶縁膜13と、
上記島状部分の周囲の段差を覆って形成した第2の絶縁
膜21と、この第2の絶縁膜で囲まれた上記第1の絶縁
膜13上に形成したゲート電極14とを有する構造とし
たことを特徴とする。
【0012】また、本発明は、上記薄膜トランジスタを
製造する方法が、絶縁基板11上に非単結晶半導体膜1
2を形成する非単結晶半導体膜形成工程と、上記非単結
晶半導体膜12上にゲート絶縁膜となる第1の非晶質絶
縁膜13を形成する第1非晶質絶縁膜形成工程と、上記
非単結晶半導体膜12と上記第1の非晶質絶縁膜13の
2層を1つのレジストパターンで島状にエッチングする
エッチング工程と、上記島状部分を覆って選択エッチン
グ可能な第2の非晶質絶縁膜21で被覆する第2非晶質
絶縁膜形成工程と、上記第2の非晶質絶縁膜21の上記
島状部分の周囲を除く内側上面をエッチング除去する第
2の非晶質絶縁膜エッチング工程と、上記第2の非晶質
絶縁膜21を除去した上記島状部分の上記第1の非晶質
絶縁膜13上にゲート電極14を形成するゲート電極形
成工程とを少なくとも含むことを特徴とする。
【0013】なお、上記絶縁基板11はガラス板を用
い、また上記非単結晶半導体膜12はa−Siをアニー
ルした多結晶Si膜、第1の非晶質絶縁膜13はシリコ
ン酸化膜を、第2の非晶質絶縁膜21はシリコン窒化膜
(SiNX )を用いるのを好適とするが、これに限るも
のではない。
【0014】
【作用】絶縁基板11上に島状に形成した非単結晶半導
体膜12およびこの島状の非単結晶半導体膜上に形成し
た第1の絶縁膜13とから成る島状部分の周囲の段差を
覆って第2の絶縁膜21を形成し、この第2の絶縁膜で
囲まれた上記第1の絶縁膜13にゲート電極14を形成
したことにより、非単結晶半導体膜12(ポリシリコン
膜)とゲート電極14とが完全に絶縁され、前記従来技
術による構造において生じる非単結晶半導体膜12(ポ
リシリコン膜)とゲート電極14とのショートが阻止さ
れる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の実施例につき、図面を参照し
て詳細に説明する。図1は本発明による薄膜トランジス
タの1実施例の構造を説明する断面図であって、11は
絶縁基板としてのガラス基板、12は非単結晶半導体
膜、13は第1の絶縁膜としての非晶質絶縁膜、14は
ゲート電極、15は層間絶縁膜、16はソース拡散層、
17はドレイン拡散層、18はソース電極、19はドレ
イン電極、20は保護膜としてのパシベーション膜、2
1は第2の絶縁膜としての非晶質絶縁膜である。
【0016】同図に示したように、本実施例の薄膜トラ
ンジスタは、絶縁基板11上に島状に形成した非単結晶
半導体膜12およびこの島状の非単結晶半導体膜12上
に形成した第1の絶縁膜13と、上記島状部分の周囲の
段差を覆って形成した第2の絶縁膜21と、この第2の
絶縁膜21で囲まれた上記第1の絶縁膜13に形成した
ゲート電極14とを有する構造としたことにより、非単
結晶半導体膜12(ポリシリコン膜)とゲート電極14
とのショートが阻止される。
【0017】図2〜図6は本発明による薄膜トランジス
タの製造方法の1実施例を説明する工程図であって、各
図の(a)は断面図、(b)は上面図である。同各図に
おいて、10は非晶質半導体膜、11はガラス基板、1
2は多結晶化した半導体膜(Poly−Si膜:ポリシ
リコン膜)、13はゲート絶縁膜、14はゲート電極、
15は層間絶縁膜、16はソース拡散層、17はドレイ
ン拡散層、16’,17’はビアホール、18はソース
電極、19はドレイン電極、20は保護膜であるパシベ
ーション膜、21は第2の絶縁膜(非晶質絶縁膜)であ
る。なお、ソース拡散層16とドレイン拡散層17はポ
リシリコン膜をP+ ,B + 等のイオンを注入した不純物
拡散層である。
【0018】まず、図2(a)に示したように、ガラス
等の絶縁基板11上に非晶質半導体膜10としてアモル
ファスSi(a−Si)をプラズマCVD法で着膜す
る。これをレーザ光線でアニールし、a−Siを多結晶
Si(Poly−Si)膜12に成長させる。この後、
ゲート絶縁膜(SiO2 膜)13を着膜する(b)。
【0019】以上の工程は真空を破らずに行うため、多
結晶Si層12とゲート絶縁膜(SiO2 膜)13の界
面は清浄に保たれる。次に、図3(a)(b)に示した
ように、ゲート絶縁膜13とポリシリコン膜12の2層
を通常のフォトリソグラフィー法によりパターニングし
て島状に成形し、第2の絶縁膜21としてプラズマCV
DによりSiNx 膜を2000〜5000オングストロ
ームの厚さに成膜し、フォトリソグラフィー法で上記島
状部分の上面内側のSiNx 膜をエッチング除去して第
1の絶縁膜13を露呈させる。同図(b)に上記島状部
分の上面内側に第1の絶縁膜13が第2の絶縁膜21で
周囲を囲まれた状態で露呈されているのが示されてい
る。
【0020】そして、図4(a)(b)に示したよう
に、上記島状部分の上面内側の第1の絶縁膜13上を被
覆してゲート電極14を形成する。(a)は断面図、
(b)は(a)の上面図であり、ゲート電極14はゲー
ト絶縁膜13島状部分の上面内側から第2の絶縁膜21
上にアルミニウム,タンタルあるいはチタン等を着膜し
て形成される。
【0021】ゲート電極14を形成した後、上記ゲート
電極14をマスクとしてポリシリコン膜12の所定部分
にP+ ,B+ 等のイオンIを注入し、自己整合的に不純
物拡散領域から成るソース拡散層16とドレイン拡散層
17を形成する。図5(a)(b)に示したように、ゲ
ート電極14を形成した後、この上に、プラズマCVD
によりSiO2 膜からなる層間絶縁膜15を5000オ
ングストローム〜1μmの厚さに着膜した後、上記ソー
ス拡散層16とドレイン拡散層17にコンタクトを取る
ために層間絶縁膜15とゲート絶縁膜13にビアホール
16’,17’を穿孔する。そして、水素プラズマ処理
を施して半導体/ゲート絶縁膜境界のダングリングボン
ドを水素で終端し、欠陥準位密度を低減する。
【0022】最後に、図6(a)(b)に示したよう
に、スパッタリング法によりアルミニウムを約1μm着
膜し、パターニングしてソース電極18とドレイン電極
19を形成し、その全体を保護膜であるパシベーション
膜20で覆い、TFTを完成させる。上記した製造方法
で製造した薄膜トランジスタは、ガラス基板11上に島
状に形成したポリシリコン膜12およびこの島状のポリ
シリコン膜12上に形成した第1の絶縁膜13であるS
iO2と、上記島状部分の周囲の段差を覆って形成した
第2の絶縁膜21としてのSiNx と、このSiNx
絶縁膜21で囲まれた上記SiO2の絶縁膜13に形成
したゲート電極14とを有する構造としたことにより、
ポリシリコン膜12とゲート電極14とのショートが阻
止される。
【0023】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
絶縁基板11上に形成した非単結晶半導体膜12および
この島状の非単結晶半導体膜12上に形成した第1の絶
縁膜13とからなる島状部分の周囲の段差を覆って第2
の絶縁膜21を形成したことにより、この第2の絶縁膜
21で囲まれた上記第1の絶縁膜13に形成したゲート
電極14と非単結晶半導体膜12との間にショートの生
じない薄膜トランジスタを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明による薄膜トランジスタの構造を説明
する断面図である。
【図2】 本発明による薄膜トランジスタの製造方法の
1実施例を説明する部分工程における断面図である。
【図3】 本発明による薄膜トランジスタの製造方法の
1実施例を説明する部分工程における(a)断面図
(b)上面図である。
【図4】 本発明による薄膜トランジスタの製造方法の
1実施例を説明する部分工程における(a)断面図
(b)上面図である。
【図5】 本発明による薄膜トランジスタの製造方法の
1実施例を説明する部分工程における(a)断面図
(b)上面図である。
【図6】 本発明による薄膜トランジスタの製造方法の
1実施例を説明する部分工程における(a)断面図
(b)上面図である。
【図7】 薄膜トランジスタの製造方法の先行技術を説
明する部分工程図である。
【図8】 薄膜トランジスタの製造方法の先行技術を説
明する部分工程図である。
【図9】 薄膜トランジスタの製造方法の先行技術を説
明する図8の部分工程における(a)要部上面図(b)
要部断面図である。
【図10】 薄膜トランジスタの製造方法の先行技術を
説明する部分工程図である。
【図11】 薄膜トランジスタの製造方法の先行技術を
説明する部分工程図である。
【符号の説明】
11・・・・絶縁基板としてのガラス基板、12・・・
・非単結晶半導体膜、13・・・・第1の絶縁膜として
の非晶質絶縁膜、14・・・・ゲート電極、15・・・
・層間絶縁膜、16・・・・ソース拡散層、17・・・
・ドレイン拡散層、18・・・・ソース電極、19・・
・・ドレイン電極、20・・・・保護膜としてのパシベ
ーション膜、21・・・・第2の絶縁膜としての非晶質
絶縁膜。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁基板上に島状に形成した非単結晶半
    導体膜およびこの島状の非単結晶半導体膜上に形成した
    第1の絶縁膜と、上記島状部分の周囲の段差を覆って形
    成した第2の絶縁膜と、この第2の絶縁層で囲まれた上
    記第1の絶縁膜上に形成したゲート電極とを有すること
    を特徴とする薄膜トランジスタ。
  2. 【請求項2】 絶縁基板上に非単結晶半導体膜を形成す
    る非単結晶半導体膜形成工程と、 上記非単結晶半導体膜上にゲート絶縁膜となる第1の非
    晶質絶縁膜を形成する第1非晶質絶縁膜形成工程と、 上記非単結晶半導体膜と上記第1の非晶質絶縁膜の2層
    を1つのレジストパターンで島状にエッチングするエッ
    チング工程と、 上記島状部分を覆って選択エッチング可能な第2の非晶
    質絶縁膜で被覆する第2非晶質絶縁膜形成工程と、 上記第2の非晶質絶縁膜の上記島状部分の周囲を除く内
    側上面をエッチング除去する第2の非晶質絶縁膜エッチ
    ング工程と、 上記第2の非晶質絶縁膜を除去した上記島状部分の上記
    第1の非晶質絶縁膜上にゲート電極を形成するゲート電
    極形成工程とを少なくとも含むことを特徴とする薄膜ト
    ランジスタの製造方法。
JP23570392A 1992-09-03 1992-09-03 薄膜トランジスタとその製造方法 Pending JPH0685258A (ja)

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