JPS6066471A - 薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents

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】 本発明はソーダガラス等の透明基板上に形成される簿膜
トランジスタの特性向上に関する。

薄膜トランジスタは高価なシリコン基板上に形成する半
導体素子に比べ、安価なガラス基板上に形成できると共
に、工程数も少なくできる利点をもっている。

又、透明基板上に簿膜トランジスタアレイを形成し、液
島ディスプレイを構成したフラットパネル等では、裏面
に反射率の良い反射板を七７）する事により、コントラ
ストの良い表示を得ることができる。

第１図（α）（ｂ）を用いて従来の薄膜トランジスタの
６４１造を示し、その欠点を述べる。

ガラス基板１上に多結晶シリコン膜の島２を形成したの
ち、ＯＶＤ法等により、ゲート膜３を形成した後ゲート
電極となる多結晶シリコン膜４を形成する。次にイオン
打込み法により、ソース・ドレイン拡散層５を形成する
。

次に層間絶縁膜６を形成したのちに、コンタクトホール
を開口し、ソース配線、ドレイン電極を透明導電膜によ
り形成する。

この様に形成された薄膜トランジスタは、オン−オフ比
で４桁程度の特性を得るのが精一杯であり、アクティブ
マトリックスパネルを構成し、テレビ画像を表示するに
は不充分である。

薄膜トランジスタのオン−オフ比を大きくするには、能
動素子である半導体薄膜をアニールし、結晶性を改善す
ることにより可能となる。現在研究されている技術では
、レーザーアニールがあるが、レーザービームの制御性
の問題からアニールのバラツキが生じる、又、装置も大
型で高価であると共にスループットも上がらない等の問
題もあり、実用化されていない。次に、ゲート膜を高温
酸化法で形成すると同時に半導体薄膜の結晶性も向上さ
せる高温アニール法もあるが、・この方法では基板温度
が上昇してしまう為、安価なガラス基板が使用できない
等の問題が残る。

本発明は、これらの欠点を解決したものであり、半導体
薄膜を赤外線アニールする仁とにより、半導体薄膜の結
晶性向上を計り、トランジスタ特性を向上させるもので
ある。

周知の如く、赤外線はガラス等の透明基板には吸収され
ず、半導体薄膜等の不透明な膜に吸収され温度上昇させ
る。この性質を利用し、透明基板上に、島状に残した半
導体薄膜をアニールすることができ、透明基板の温度上
昇は起こらない。

第２図（α）Ｃｂ）（ｃ）により本発明の第１の実施例
を説明する。

ガラス基板１１上に、非晶質シリコン膜あるいは多結晶
シリコン膜の島１２を形成する。次に赤外線ランプによ
り不活性ガス豚囲気中でアニールすると、第２図Ｃｂ）
の様に非晶質シリコン膜あるいは多結晶シリコン膜の結
晶が成長し１２′となる。次にゲート膜となる１酸化シ
リコン膜１３を形成したのちにゲート電極となる多結晶
シリコン膜１４を形成する。その後イオン打込み法によ
り、ソース・ドレイン拡散層１５＠形成する。

さらに、層間絶縁膜１６を形成したこちに、コンタクト
ホールを開口し、ソース・ドレイン電極を透明導電膜に
より形成する。

この様に形成された薄膜トランジスタは、半導体薄膜が
アニールされて結晶性が向上しているので、トランジス
タのオン−オフ比が６桁以上となる。さらに透明基板を
用いている為、基板自体の温度は上昇しないので、ソー
ダガラス等も用いることができる。

次に第３図（αンＣｈ）により本発明の第２の実施例を
説明する。

ガラス基板２１上に、非晶質シリコン族あるいは多結晶
シリコン胸の島２２を形成する。次に赤外線ランプによ
り、酸素ガス雰囲気中でアニールすると非晶質シリコン
膜あるいは多結晶シリコン膜の結晶が成長すると同時に
、表面が酸化され、ゲート膜となる酸化シリコン膜が成
長する。次にゲー）を極となる多結晶シリコン膜２，４
を形成する。

以後本発明の第１の実施例に基づいて製作することによ
り、第１の実施例と同じ効果を上げることが可能である
。

第６の実施例としては、非晶質７リコンあるいは多結晶
シリコン膜の島を形成したのちに、赤外線ランプにより
、シランガス中でアニールすることにより、非晶質シリ
コンあるいは多結晶シリコン膜の上に、結晶性のすぐれ
た多結晶シリコン膜３２′を形成することができる。第
４図（α）（ｂ）からも判かる様にこの場合は、非晶シ
リコン膜あるいは多結晶シリコン膜の島６２の上のみに
新たな結晶性の良い膜が形成されるので、ホ）　ＩＪソ
工程による膜の分離は必要ない。

次に第４の実施例を第５図（α）〔ｂ〕に示すガラス基
板４１上に非晶質シリコン膜あるいは多結晶シリコン膜
の島４２を形成したのちに、赤外線ランプにより、シラ
ンガス及び酸素ガス雰囲−気中でアニールすることによ
り、表面に酸化シリコン膜が成長し、ゲート膜４６が形
成される。以後本発明の第１の実施例に基づいて製作す
ることにより第１の実施例と同じ効果を上げることがで
きる。

さらには第３の実施例と第４の実施例を組み合せること
も可能である。この場合は、シランガス中でアニールし
、結晶性の良い薄膜を形成したのちに、酸素ガスとシラ
ンガスを流せば酸化シリコンＭが形成される。

又、シランガス中でアニールしたのちに、酸素雰囲気中
でアニールすることにより、表面に酸化シリコン膜が形
成され、この場合は、第３の実施例と第２の実施例を組
合せたものである。この様に、半導体薄膜を形成したの
ちに連続的にゲート膜である酸化シリコン膜を形成する
ことにより、プロセス中に入る汚れを防止できる。特に
半導体薄膜とゲート膜の界面ｐ汚れはトランジスタ特性
に大きく影響するので、本発明の様に連続的に形成する
事により、トランジスタの特性の劣下防止に役立つ。

以上説明した如く一本発明によれば、トランジスタ特性
の向上につながるばかりでなく、種々の優れた効果をも
たらす。

【図面の簡単な説明】

第１図（α）（ｂ）は従来の薄膜トランジスタの断面図
及び平面図である。１はガラス基板、２は非晶質シリコ
ンあるいは多結晶シリコン膜、３はゲート膜、４はゲー
）１１ｆ極、５はソース−ドレイン拡散層、６は層間絶
縁膜、７はソース配線、８はドレイン電極。 第２図（α）Ｃｂ）（Ｃ）は本発明による第１の実施例
による断面図であり、１１はガラス基板、１２は非晶質
シリコン膜あるいは多結晶シリコ／膜、１２′は結晶性
が改善された多結晶シリコン族、１５はゲート膜、１４
はゲート電極、１５はソース・ドレイン拡散層、１６は
層間絶縁膜、１７はソース配線、１８はドレイン電極で
ある。 第３図（ｃＬ）Ｃｂ）は本発明による第２の実施例であ
る。 第４図（α）Ｃｂ）は本発明による第３の実施例であり
、 第５図（α）（ｈ）は本発明による第４の実施例である
。 図中、 ２１．５１．４１・・・・・・ガラス基板２２．３２，
４２・・・・・・非晶質シリコンあるいは多結晶シリコ
ン膜 ２３．４５．・・・・・・・・・・・・ゲート膜である
。 以　上 出願人　株式会社諏訪精工舎 代理人　弁理士　最上　務 第１目 第３図 、ヤ〉

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）　ソーダガラス等の透明基板上に形成する薄膜ト
   ランジスタにおいて、該基板上に非晶質シリコン膜ある
   いは、多結晶シリコン膜の島を形成したのちに、不活性
   ガス雰囲気中で赤外線加熱により、シリコン膜の島をア
   ニールすることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方
   法。
2. （２）　酸素雰囲気中でアニールし、シリコン膜の表面
   を酸化シリコン膜とすることを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の薄膜トランジスタの製造方法。
3. （３）　シランガス中でアニールし、非晶質あるいは多
   結晶シリコン膜の島の表面に多結晶シリコン膜を形成す
   ることを特徴とする特ｒＦＦＭ求の範囲第１項記載の薄
   膜トランジスタの製造方法。
4. （４）　酸素ガスおよびシランガス中でアニールスルこ
   とにより、シリコン膜の表面に酸化シリコン膜を形成す
   ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のＮ膜ト
   ランジスタの製造方法。