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JPS6315468A - 薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents

薄膜トランジスタの製造方法

Info

Publication number
JPS6315468A
JPS6315468A JP16030386A JP16030386A JPS6315468A JP S6315468 A JPS6315468 A JP S6315468A JP 16030386 A JP16030386 A JP 16030386A JP 16030386 A JP16030386 A JP 16030386A JP S6315468 A JPS6315468 A JP S6315468A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
thin film
film
transistor
oxygen plasma
gate
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
JP16030386A
Other languages
English (en)
Inventor
Yasushi Kubota
靖 久保田
Katsuji Iguchi
勝次 井口
Atsushi Kudo
淳 工藤
Masayoshi Koba
木場 正義
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.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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 Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP16030386A priority Critical patent/JPS6315468A/ja
Publication of JPS6315468A publication Critical patent/JPS6315468A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • 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
    • H01L29/786Thin film transistors, i.e. transistors with a channel being at least partly a thin film

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Formation Of Insulating Films (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

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】 (イ)産業上の利用分野 この発明は、大画面を構成するアクティブマトリクス液
晶ディスプレイ等に応用される薄膜トランジスタの製造
方法に関するものであり、詳しくはガラスの歪点温度以
下の低温プロセスで形成する薄膜トランジスタの高性能
化を図ることができるiiI躾トランジスタの製造方法
に関する。
(ロ)従来の技術 近年、液晶ディスプレイの大画面化、高解像度化に伴い
、その駆動方式は時分割方式から単純マトリクス方式、
更にアクティブマトリクス方式へと移行し、大容量の情
報を表示できるようになりつつある。アクティブマトリ
クス方式は致方を超える画素を有する液晶ディスプレイ
が可能であり、各画素毎にスイッヂングトランジスタを
形成するものである。
また、各種液晶ディスプレイの基板には表示能力の高い
、ツィスティッド・ネマティックモードが使えること及
びカラー化するための透過型ディスプレイが可能なこと
などの理由からガラスや石英などの透明基板が使われて
いる。
そして特に表示画面の拡大化を図る場合には、ディスプ
レイ基板に安価なガラスを使用する方が経済的に有利で
ある。したがってこの経済性を利用するためにアクティ
ブマトリクス方式の液晶ディスプレイを動作させる薄膜
トランジスタを上記ガラス基板上に安定した性能で形成
することができる技術か望まれていた。
薄膜トランジスタの活性層としては、通常、アモルファ
スシリコンや多結晶シリコンが用いられるが、駆動回路
まで一体化して薄膜トランジスタで形成しようとする場
合には動作速度の速い多結晶シリコンが有望視されてい
る。また、多結晶シリコン薄膜トランジスタのゲート絶
#!膜には従来、1000℃前後で形成される熱酸化膜
が用いられることから、基板材料には耐熱性に優れた溶
融石英が使われていた。
(ハ)発明が解決しようとする問題点 しかしながら、液晶ディスプレイの大画面化に伴い、溶
融石英に変えて安価なガラス基板を使用したくともガラ
スの歪点温度が550〜600℃と熱酸化膜を形成する
温度より低いため、従来の熱酸化法は使えなかった。そ
こで、より低温で絶縁膜が形成できる常圧CVD法、減
圧CVD沫、プラズマCV D法、光CVD法などが用
いられてはいるが、現状では上記の方法により形成され
た絶縁膜及びその界面の特性はPjA酸化膜に比へて劣
っており、動作特性の優れたトランジスタの形成は困難
であった。また、低温で形成したこれらの絶縁膜の特性
を改善するには900〜1000’Cの熱処理が有効で
あることが知られているが、もちろん、このような高温
の熱処理は歪点温度の低いガラス基板上での薄膜トラン
ジスタの形成には使えなかった。
従って、高温熱処理と同等或いはそれ以上の効果をもた
らしうる低温処理方法の開発が期待されていた。
この発明は上記の事情に鑑みてなされたもので、その目
的は、大画面化が容易なガラス基板に低温プロセスによ
る高性能薄膜トランジスタを形成する方法の提供を目的
としたもので、特に多結晶シリコンを活性層とするMI
S型電界効果トランジスタにおいて、良好な特性を有す
る界面を形成することにある。
(ニ)問題点を解決するための手段 この発明は少なくとも表面が絶縁物質である基板の一方
面に活性層を形成し、この活性層上にMIS型電界効果
トランジスタを形成する1119トランジスタの製造方
法において、 MIS型電界効果トランジスタのゲートが該トランジス
タのゲート絶縁膜上に堆積形成される前に、このゲート
絶縁膜の少なくとも前記ゲートが堆積形成される部位に
酸素プラズマを照射することを特徴とする薄膜トランジ
スタの製造方法である。
〈ホン作 用 この発明は、ゲート絶縁膜に酸素プラズマを照射するこ
とtこより、ガラスの歪点温度以下の低温でもゲート絶
縁膜を向上させることができるようにしたものである。
(へ)実施例 以下この発明り実施例を図面にて詳jボするが、この発
明が以下の実施例に限定されるものではない。
第1図a−fは、M I S型電界効果トランジスタを
形成する多結晶シリコン薄膜トランジスタの製造プロセ
スを断面で示した図である。
基板1は、絶縁物質であるパイレックスガラスを用いて
いる。まず、有機洗浄及び酸洗浄したパイレックスガラ
ス基板1上面に、真空蒸着法により多結晶シリコン酸化
膜2を蒸着する。多結晶シリコン薄膜2の形成は、基板
温度500℃、真空度3X10’ pa 1成膜速度1
人/ SeCの条件で行ない、形成された膜厚は100
0人である。この多結晶シリコン薄膜2をパターン化し
て活性層部を形成する(第り図a参照)。次いで、常圧
CVI)法により420℃でゲート絶縁膜となるシリコ
ン酸化膜3をそのi厚が500人となるまで堆積し、窒
素雰囲気中でアニールする。次いで、基板温度400℃
で30分間シリコン酸化膜3の全面に酸素プラズマを照
射する。このときの酸素プラズマの出力は150mW 
/ crjである。(第1図す参照)。次ニ前)ホと同
一の条件による真空蒸着法により、多結晶シリコン膜4
をその膜厚が500人となるまで堆積する。続いてその
上面に、スパッタ汰によりAt51膜5をその膜厚が5
000人となるまで堆積した後、フォトリソグラフィに
よりシリコン酸化B!3上にゲート12を形成する(第
1図C参照)。次に、イオン注入時の汚染防止用として
常圧CVD沫により、シリコン酸化膜6をその膜厚が5
00人となるまで堆積した後、ボロンイオノ(B÷)を
70keVで3×10  個/d注入する(第1図C参
照)。前記シリコン酸化膜6の表面をその膜厚が200
人となるまでエツチングした後、層間絶縁膜となるシリ
コン酸化膜7を常圧CVD法でその膜厚が5000Aと
なるまで堆積し、ボロン活性化のために窒素雰囲気中5
00℃で1時間アニールを行なう。続いて圧力100p
aの水素プラズマ雰囲気中350℃で30分間の水素化
を行なう。次に、ソース及びドレイン部のコンタクトホ
ール8,9を開孔しく第1図C参照)、スパッタ法でA
t Siをその膜厚が5000人となるまで堆積した後
、パターン化によりソース電極1o及びドレイン電極1
1を形成する(第1図C参照)。最後に水素雰囲気中4
40℃で30分間アニールを行ない、薄膜トランジスタ
を完成する。
なお、上記酸素プラズマの照射は、シリコン酸化膜3の
ゲート12が堆積形成される部位のみであってもよい。
第2図は、この発明の実施例で作製した薄膜トランジス
タ(チャネル長15μ、チャネル幅20μ)のゲート電
圧−ソース電流特性を示したものである。Aはゲート絶
縁膜形成後に酸素プラズマを照射したものであり、Bは
未照射のものである。また、この時ソースに対するドレ
インの電圧は一2Vである。
第2図より、ゲート絶縁膜への酸素プラズマ照射によっ
て、薄膜トランジスタの特性が向上していることがわか
る。
以上のように、多結晶シリコン薄膜トランジスタのプロ
セスに酸素プラズマ照射を採用することにより、ガラス
基板上で行われる低温プロセスにおいても特性の良好な
薄膜トランジスタが形成可能となる。
なお、この実施例では、ゲート絶縁膜の形成性として、
常圧CVD法を用いたが、この発明はこれに限らず、減
圧CVD法、プラズマCVD法、光CVD法及びこれら
の複数を組み合わせて用いてもよい。またこの実施例で
は照射するプラズマの出力を150mW / olとし
たが20061W / ojを超えると、酸化膜及び界
面が損傷し、逆に特性が悪くなる場合があり、出力は2
00mW / oj以下に抑えておくことが望ましい。
また、この発明の効果を明確にするために下記工程によ
り単結晶シリコン基板上にMOSキャパシタを製作し、
第1表に示すように酸素プラズマを照射を行なった場合
と行なわない場合とでそれぞれの特性を測定した。
第1表 いずれの点においても、酸素プラズマ照射によって特性
の向上が認められた。更に、2か月経過後の測定におい
ても、酸素プラズマ照射の試料では、未照射の試料に比
べて特性の劣化はごく僅かであった。
これらは、酸素プラズマの照射によってシリコン酸化膜
の膜質(密度、組成、原子間距離、結合角など)が熱酸
化膜に近いものになっているためで、この酸素プラズマ
照射を薄膜トランジスタのゲート絶縁膜に施せば、低湿
プロセスでも大変良好な特性を持つトランジスタが作製
可能となる。
なお、MOSキャパシタは以下のようにして製作される
まず、RCA洗浄を施したP型単結晶シリコン基板上に
、常圧CVD法により420℃で500人のシリコン酸
化膜を堆積する。次いで、窒素雰囲気中、550℃で1
時間アニールを行ない、更に、基板温度400℃で出力
150mW / cmの酸素プラズマを30分間照射す
る。次いで、このシリコン酸化膜上にA1電極を500
0人蒸着し、さらに基板裏面にもA1を5000人蒸者
する。以上によりMOSキャパシタは完成される。
(ト)発明の効果 この発明によれば、表面が絶縁物質である基板上の薄膜
トランジスタ形成において、ゲート絶縁膜に酸素プラズ
マを照射することにより、低温プロセスでも特性の良好
な薄膜トランジスタを作製することができる。これによ
り安価なガラス基板等を用いたアクティブマトリクス・
パネルの製造が可能となり、大面積薄型ディスプレイな
どへ応用することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図a〜fはこの発明の一実施例を示す多結晶シリコ
ン薄膜トランジスタ製造の各プロセスにあける素子断面
図、第2図はゲート絶縁膜形成後に酸素プラズマを照射
した場合と、しない場合との薄膜トランジスタの特性を
比較した比較図である。 1・・・・・・基板(ガラス基板)、 2・・・・・・活性層(多結晶シリコン薄膜)、12・
・・・・・ゲート、 3・・・・・・ゲート絶縁膜(シリコン酸化膜)。 鍜

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、少なくとも表面が絶縁物質である基板の一方面に活
    性層を形成し、この活性層上にMIS型電界効果トラン
    ジスタを形成する薄膜トランジスタの製造方法において
    、 MIS型電界効果トランジスタのゲートが該トランジス
    タのゲート絶縁膜上に堆積形成される前に、このゲート
    絶縁膜の少なくとも前記ゲートが堆積形成される部位に
    酸素プラズマを照射することを特徴とする薄膜トランジ
    スタの製造方法。
JP16030386A 1986-07-08 1986-07-08 薄膜トランジスタの製造方法 Pending JPS6315468A (ja)

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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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