JPS63119576A - 薄膜トランジスターの活性領域の形成方法 - Google Patents
薄膜トランジスターの活性領域の形成方法Info
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- JPS63119576A JPS63119576A JP26683786A JP26683786A JPS63119576A JP S63119576 A JPS63119576 A JP S63119576A JP 26683786 A JP26683786 A JP 26683786A JP 26683786 A JP26683786 A JP 26683786A JP S63119576 A JPS63119576 A JP S63119576A
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- 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
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- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
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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】
艮生全１゜
本発明は薄膜トランジスター、特にイメージセンサ−駆
動装置、液晶駆動装置等に有用な薄膜トランジスターに
関するものである。
動装置、液晶駆動装置等に有用な薄膜トランジスターに
関するものである。
従来且−術一
光イメージセンサーや液晶ディスプレイ等を駆動する大
面積絶縁基材上に高密度に配置された薄膜トランジスタ
ーにはその高速応答性能が最も重要である。このため、
トランジスターの活性領域を構成する半導体膜の移動度
向上が必要となっている。
面積絶縁基材上に高密度に配置された薄膜トランジスタ
ーにはその高速応答性能が最も重要である。このため、
トランジスターの活性領域を構成する半導体膜の移動度
向上が必要となっている。
従来、この半導体膜として減圧ＣＶＤ法によって作製し
たポリシリコン膜を使用しているが結晶粒径が小さいた
め移動度は１〜１０ａＪ／ｖｓ程度の値しか得られてい
ない、この結晶性改善方法の１つとして、高温でのアニ
ールがある。アニール処理は大面積を均一に処理するに
は、有効な手段である。しかし、アニールする膜として
完全に結晶化したポリシリコン膜を用いた場合には、そ
の粒径がわずかにしか拡大しないことが判っている。
たポリシリコン膜を使用しているが結晶粒径が小さいた
め移動度は１〜１０ａＪ／ｖｓ程度の値しか得られてい
ない、この結晶性改善方法の１つとして、高温でのアニ
ールがある。アニール処理は大面積を均一に処理するに
は、有効な手段である。しかし、アニールする膜として
完全に結晶化したポリシリコン膜を用いた場合には、そ
の粒径がわずかにしか拡大しないことが判っている。
このため、結晶性の低いポリシリコン膜をアニールによ
って結晶成長させる方法が最近提案されている。
って結晶成長させる方法が最近提案されている。
これまでに、結晶性の低い膜を作製する方法として減圧
−ＣＶＤにより低温製膜するもの（Ｇ。
−ＣＶＤにより低温製膜するもの（Ｇ。
＋１ａｒｂｅｋｅ （ＲＣＡ研） Ｊ、 Ｅｌｅｃｔｒ
ｏｃｈｅｍ、Ｓｏｃ、 ； ５ｏｌｉｄＳｔａｔｅ ５
ｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、、 Ｍ
ａｒｃｈ、 １９８４゜６７５）や完全結晶のポリシリ
コンをＳＬのイオンインプランテーションによって非晶
質化したもの（摂津等（ソニー）、集積回路シンポジウ
ム１９８５． Ｐ９７〜１０２）などがある。
ｏｃｈｅｍ、Ｓｏｃ、 ； ５ｏｌｉｄＳｔａｔｅ ５
ｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、、 Ｍ
ａｒｃｈ、 １９８４゜６７５）や完全結晶のポリシリ
コンをＳＬのイオンインプランテーションによって非晶
質化したもの（摂津等（ソニー）、集積回路シンポジウ
ム１９８５． Ｐ９７〜１０２）などがある。
これらのアニール処理によって得られるポリシリコン膜
の結晶粒径は、１０００人前後になっており、粒径拡大
効果が認められている。しかしながら、このポリシリコ
ン膜を用いたトランジスターの動作速度は通常数十ｎｓ
程度であり、移動度は５０ａＪ／ｖｓ程度しか得られな
いのが現状である。
の結晶粒径は、１０００人前後になっており、粒径拡大
効果が認められている。しかしながら、このポリシリコ
ン膜を用いたトランジスターの動作速度は通常数十ｎｓ
程度であり、移動度は５０ａＪ／ｖｓ程度しか得られな
いのが現状である。
月−一一眞
本発明は、従来の欠点を克服した、活性領域として移動
度の高い結晶粒径の大きいポリシリコン膜を使用した薄
膜トランジスターを提供することを目的とする。
度の高い結晶粒径の大きいポリシリコン膜を使用した薄
膜トランジスターを提供することを目的とする。
豊−一双
本発明者は前記目的を達成するために鋭意研究した結果
、アモルファスシリコン及びポリシリコンをアモルファ
スシリコン／ポリシリコン／絶縁基体の層構成からなり
、前記ポリシリコンが２０００〜３０００人の結晶粒径
を有し、活性領域となることを特徴とする薄膜トランジ
スターを提供することによって前記目的が達成できるこ
とを見出した。
、アモルファスシリコン及びポリシリコンをアモルファ
スシリコン／ポリシリコン／絶縁基体の層構成からなり
、前記ポリシリコンが２０００〜３０００人の結晶粒径
を有し、活性領域となることを特徴とする薄膜トランジ
スターを提供することによって前記目的が達成できるこ
とを見出した。
本発明は、絶縁基板もしくは絶縁膜（以下、絶縁基体と
称する）上にポリシリコンを製膜し、さらにその上にア
モルファスシリコン膜を堆積した後、アニールすること
によって前記アモルファスシリコン膜を下層より結晶成
長させ、最終的に結晶粒径大なるポリシリコン膜を作製
するものであり、これをトランジスターの活性領域とす
るものである。
称する）上にポリシリコンを製膜し、さらにその上にア
モルファスシリコン膜を堆積した後、アニールすること
によって前記アモルファスシリコン膜を下層より結晶成
長させ、最終的に結晶粒径大なるポリシリコン膜を作製
するものであり、これをトランジスターの活性領域とす
るものである。
本発明の構成を第１図に示す。ポリＳｉ膜が形成される
絶縁基体１は石英やサファイア等を用いた基板、あるい
は素子上にＳｉｏ、膜やＳｉ合金膜を形成したものであ
ってもどちらでもかまわない。
絶縁基体１は石英やサファイア等を用いた基板、あるい
は素子上にＳｉｏ、膜やＳｉ合金膜を形成したものであ
ってもどちらでもかまわない。
ポリシリコン膜２は減圧−ＣＶＤ、プラズマ−ＣＶＤ等
の方法により、作製することができるが、温度・圧力・
プラズマパワー等の製膜条件の操作によって、グレイン
の密度１置方位をコントロールしなれければならない。
の方法により、作製することができるが、温度・圧力・
プラズマパワー等の製膜条件の操作によって、グレイン
の密度１置方位をコントロールしなれければならない。
アモルファスシリコン膜３は同様に、減圧−ＣＶＤ、プ
ラズマＣＶＤによって製膜する。
ラズマＣＶＤによって製膜する。
以上のアモルファスシリコン／ポリシリコン／絶縁基体
の構成にて、Ａｒ、 Ｈｅ、Ｎ、等の不活性霜囲気中で
アニール処理して、結晶粒径大なるポリシリコン膜を得
る。
の構成にて、Ａｒ、 Ｈｅ、Ｎ、等の不活性霜囲気中で
アニール処理して、結晶粒径大なるポリシリコン膜を得
る。
結晶粒界は、キャリアの走行に関して、捕獲中心や散乱
障壁として働くためｌＭＯＳトランジスターのキャリア
移動度（電界効果移動度）を低下させる。
障壁として働くためｌＭＯＳトランジスターのキャリア
移動度（電界効果移動度）を低下させる。
従って粒径の大きい方が、キャリアの横切る粒界が少な
くなるため移動度は向上する。
くなるため移動度は向上する。
このため粒径サイズは単に大きい方が好ましく、少、な
くとも２０００人、たとえば２０００〜３０００人であ
ることが望ましい。
くとも２０００人、たとえば２０００〜３０００人であ
ることが望ましい。
このような望ましい粒径サイズを得るためには、ポリＳ
ｉ膜２に積層したアモルファスシリコン膜３の製膜温度
を、減圧ＣＶＤのアモルファスＳｉの場合は約５３０〜
５９５℃に、プラズマＣＶＤのアモルファスＳｉの場合
は約３００〜４５０℃にすることが望ましい。
ｉ膜２に積層したアモルファスシリコン膜３の製膜温度
を、減圧ＣＶＤのアモルファスＳｉの場合は約５３０〜
５９５℃に、プラズマＣＶＤのアモルファスＳｉの場合
は約３００〜４５０℃にすることが望ましい。
第２図は、基体１上に本発明のポリシリコン膜２及びア
モルファスシリコン膜３からなる薄膜４を活性領域とす
るＭＯ３型トランジスターの概略図である。薄膜４上に
アモルファスＳｉをアニールして作ったポリＳｉを熱酸
化して得た熱酸化膜５及びポリシリコンゲート電極６を
形成し、セルフアライメントによってソース・ドレイン
領域に不純物拡散を行なう。この後、ＣＶＤで製膜した
Ｓｉｏ２である層間絶縁膜７を積層し、コンタクトホー
ルを開孔した後、金属膜８を積層パターニングして電極
を形成する。
モルファスシリコン膜３からなる薄膜４を活性領域とす
るＭＯ３型トランジスターの概略図である。薄膜４上に
アモルファスＳｉをアニールして作ったポリＳｉを熱酸
化して得た熱酸化膜５及びポリシリコンゲート電極６を
形成し、セルフアライメントによってソース・ドレイン
領域に不純物拡散を行なう。この後、ＣＶＤで製膜した
Ｓｉｏ２である層間絶縁膜７を積層し、コンタクトホー
ルを開孔した後、金属膜８を積層パターニングして電極
を形成する。
本発明を下記の実施例によってさらに具体的に説明する
が、本発明はこれらに限定されるものではないことを理
解すべきである。
が、本発明はこれらに限定されるものではないことを理
解すべきである。
実施例１
第１図に示したように、石英基板１上に、以下の条件の
工程（ｉ）〜（■）を経てポリシリコン膜２とアモルフ
ァスシリコン膜３を積層し、アニール処理を行った。
工程（ｉ）〜（■）を経てポリシリコン膜２とアモルフ
ァスシリコン膜３を積層し、アニール処理を行った。
（ｉ）ポリ５ｉＷ１膜工程：
減圧ＣＶＤ法
ガスＳｉＨ４／Ｎ、＝２５ｓｃｃｍ／１２０ｓｅｃｍ温
度 ５９５℃ 膜厚 ５００人 （ｎ）アモルファスＳｉｒ製膜工程： 減圧ＣＶＤ法 ガスＳ ｉＨ，＝ １４５ｓｅｃｍ 温度 ５４５℃ 膜厚 ３０００人 （ｉｊｉ ）アニール処理工程： 温度 １０２５℃ 雰囲気 Ｎ２（４１２：分） 時間 ３時間 以上の工程（ｉ）〜（ｎｉ）によって得られるポリシリ
コン膜の結晶粒径は３０００人前後であり、得られた薄
膜は結晶粒径拡大効果が顕著であった。
度 ５９５℃ 膜厚 ５００人 （ｎ）アモルファスＳｉｒ製膜工程： 減圧ＣＶＤ法 ガスＳ ｉＨ，＝ １４５ｓｅｃｍ 温度 ５４５℃ 膜厚 ３０００人 （ｉｊｉ ）アニール処理工程： 温度 １０２５℃ 雰囲気 Ｎ２（４１２：分） 時間 ３時間 以上の工程（ｉ）〜（ｎｉ）によって得られるポリシリ
コン膜の結晶粒径は３０００人前後であり、得られた薄
膜は結晶粒径拡大効果が顕著であった。
実施例２
実施例１で得られたポリシリコン膜２及びアモルファス
シリコン膜３からなる薄膜４をＭＯＳ型トランジスター
の活性領域として、以下の工程（ｉ）〜（ｖ）によって
第２図に示したトランジスターを作製した。
シリコン膜３からなる薄膜４をＭＯＳ型トランジスター
の活性領域として、以下の工程（ｉ）〜（ｖ）によって
第２図に示したトランジスターを作製した。
（ｉン実施例１の薄膜４上に熱酸化膜５を形成する工程
：温度 １０００℃ 時間 ９０分 雰囲気 乾燥０２（３００ｓｅｃｍ） 膜厚 ７００人 （ｎ）ポリシリコンゲート電極６形成工程：減圧−ＣＶ
Ｄ法 ガス５ｉＨ４＝１４５ｓｅｃ＋ｍ 温度 ６３０℃ 膜厚 ３０００人 （ｉｊｉ）不純物拡散工程： ０、）層間絶縁膜７形成工程： 減圧ＣＶＤ法 反応ガスＳｉＨ，１０２＝１２ｓｅｃ１０２＝１２ｓｅ
キャリアガスＮ、 ＝ ２２８ｓｅｃｍ温度 ４２５℃ 圧力 １ 、０ｔｏｒｒ 膜厚 ７０００人 （ｖ）ＡＱ電極８形成工程： 真空蒸着 ５ Ｘ １０−’ｔｏｒｒ 膜厚 １０，０００人 このように作製したＭＯＳ型トランジスター（Ｗ／Ｌ＝
３０μｍ１５ｕｍ）の電界効果移動度は１００ｃＪ／Ｖ
Ｓであり、活性領域のポリシリコンの結晶性改善の効果
が表われていた。
：温度 １０００℃ 時間 ９０分 雰囲気 乾燥０２（３００ｓｅｃｍ） 膜厚 ７００人 （ｎ）ポリシリコンゲート電極６形成工程：減圧−ＣＶ
Ｄ法 ガス５ｉＨ４＝１４５ｓｅｃ＋ｍ 温度 ６３０℃ 膜厚 ３０００人 （ｉｊｉ）不純物拡散工程： ０、）層間絶縁膜７形成工程： 減圧ＣＶＤ法 反応ガスＳｉＨ，１０２＝１２ｓｅｃ１０２＝１２ｓｅ
キャリアガスＮ、 ＝ ２２８ｓｅｃｍ温度 ４２５℃ 圧力 １ 、０ｔｏｒｒ 膜厚 ７０００人 （ｖ）ＡＱ電極８形成工程： 真空蒸着 ５ Ｘ １０−’ｔｏｒｒ 膜厚 １０，０００人 このように作製したＭＯＳ型トランジスター（Ｗ／Ｌ＝
３０μｍ１５ｕｍ）の電界効果移動度は１００ｃＪ／Ｖ
Ｓであり、活性領域のポリシリコンの結晶性改善の効果
が表われていた。
実施例３
アモルファスシリコン膜３をプラズマＣＶＤ法によって
、下記の製膜条件で製膜した以外は。
、下記の製膜条件で製膜した以外は。
実施例１と同じプロセスを繰返した。
アモルファスＳｉ製膜条件：
ガス Ｓ ｘ Ｈ４／ Ｈ２＝ １ ／ １０温度 ３
００°Ｃ プラズマパワー １０Ｗ 膜厚 ３０００人 アニール処理のポリシリコン結晶粒径は２０００〜３０
００人であり、結晶性の改善が認められた。
００°Ｃ プラズマパワー １０Ｗ 膜厚 ３０００人 アニール処理のポリシリコン結晶粒径は２０００〜３０
００人であり、結晶性の改善が認められた。
効 果
ＭＯＳ型トランジスターの活性領域となるポリシリコン
の結晶粒径を拡大させたことによって移動度が向上し、
高速動作を可能としている。
の結晶粒径を拡大させたことによって移動度が向上し、
高速動作を可能としている。
第１図は牧発明のシリコン薄膜の概略図であり、第２図
は本発明のシリコン薄膜を活性領域とする薄膜トランジ
スターの概略図である。
は本発明のシリコン薄膜を活性領域とする薄膜トランジ
スターの概略図である。
Claims (1)
- １、アモルファスシリコン／ポリシリコン／絶縁基体の
層構成からなり、前記ポリシリコンが少くとも２０００
Åの結晶粒径を有し、活性領域となることを特徴とする
薄膜トランジスタ
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61266837A JPH0828509B2 (ja) | 1986-11-07 | 1986-11-07 | 薄膜トランジスターの活性領域の形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61266837A JPH0828509B2 (ja) | 1986-11-07 | 1986-11-07 | 薄膜トランジスターの活性領域の形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63119576A true JPS63119576A (ja) | 1988-05-24 |
| JPH0828509B2 JPH0828509B2 (ja) | 1996-03-21 |
Family
ID=17436347
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61266837A Expired - Lifetime JPH0828509B2 (ja) | 1986-11-07 | 1986-11-07 | 薄膜トランジスターの活性領域の形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0828509B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4992846A (en) * | 1987-03-25 | 1991-02-12 | Nippon Soken, Inc. | Polycrystalline silicon active layer for good carrier mobility |
| US5081513A (en) * | 1991-02-28 | 1992-01-14 | Xerox Corporation | Electronic device with recovery layer proximate to active layer |
| JPH0555570A (ja) * | 1991-08-29 | 1993-03-05 | Hitachi Ltd | 薄膜半導体装置及びその製造方法 |
| US5200630A (en) * | 1989-04-13 | 1993-04-06 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Semiconductor device |
| US5612251A (en) * | 1993-05-27 | 1997-03-18 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Manufacturing method and device for a polycrystalline silicon |
| KR100848098B1 (ko) * | 2002-06-24 | 2008-07-24 | 삼성전자주식회사 | 박막 트랜지스터 기판 및 그 제조 방법 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59165451A (ja) * | 1983-03-11 | 1984-09-18 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
-
1986
- 1986-11-07 JP JP61266837A patent/JPH0828509B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPS59165451A (ja) * | 1983-03-11 | 1984-09-18 | Toshiba Corp | 半導体装置の製造方法 |
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0828509B2 (ja) | 1996-03-21 |
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