JPH0344939A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents

半導体装置の製造方法

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JPH0344939A
JPH0344939A JP1181141A JP18114189A JPH0344939A JP H0344939 A JPH0344939 A JP H0344939A JP 1181141 A JP1181141 A JP 1181141A JP 18114189 A JP18114189 A JP 18114189A JP H0344939 A JPH0344939 A JP H0344939A
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JP
Japan
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film
layer
melting point
metal
forming
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Pending
Application number
JP1181141A
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English (en)
Inventor
Rei Otsuka
玲 大塚
Yoshiya Takeda
悦矢 武田
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体装置 とりわけ非単結晶シリコン膜を用
いた半導体装置の製造方法に関するものである。
従来の技術 近承 非晶質シリコン(以下a−8iと略す)を用いた
薄膜トランジスタアレーは低温で大面積化可能であり、
安定性も優れていることか板 液晶表示用基板、イメー
ジセンサへの応用が積極的に行なわれている。しかもこ
のa−3Lを用いた薄膜トランジスタアレーは多種多様
の構成ができ、作製方法も数限りなく存在する。その中
でも逆スタガ構造のものについて下記にのべる。
第3図は薄膜トランジスタの工程断面図であも同図(a
)の工程はゲート電極形成工程であり、例えばCr金属
2をスパッタにより、 100OA被着形威し、そのC
r金属2を硝酸セリウムアンモニウムを主成分とした溶
液で選択的にエツチングを行なう工程であ瓜 同図(b
)の工程は三層デポ工程で、例えば4000A1500
A/100OAの膜厚で第1のシリコン窒化層(以下5
INX層と略す)3、不純物をほとんど含まない第1の
a−Si層4そして再び第2の5INX層5を好ましく
は連続的に被着する。これらの薄膜はいずれもシラン(
以下SiL層と略す)ガスを主成分とする原料ガスを3
00℃前後の温度で高周波グロー放電により分脈 合成
するプラズマCVDによって作製される。同図(C)の
工程は半導体層保護膜形成工程で、第2のSiN層5を
ゲート上にのみ選択的に残した後、5iHaガスにPH
3ガスを添加したプラズマ放電によって全面に500A
程度の膜厚の不純物を含む第2のaSiJi 11を被
着する。同図(d)の工程はソース・ドレイン電極形成
工程で、例えば全面にMoSi2/ A18.9をスパ
ッタで100OA/7000A被着し燐酸系の溶液でA
1を選択的に食刻上 形威したAIパラメータマスクと
して’、  MoSi2、第1、第2のa−3i層をフ
ッ硝酸系の溶液で選択的に食刻する工程である。この構
造によって安定な容量が実現できることが特開昭57−
45968号公報に開示されてい発明が解決しようとす
る課題 上述した従来のTPTアレーは7枚の製膜工程を必要と
し必然的にフォトマスク枚数が4枚以上になり、作製工
程が長くコスト的に好ましくなしもその作製工程の中で
プラズマCVD法は確立した技術ではあるがメンテサイ
クルが他の装置に比べて非常に短く、メンテ方法も難し
く〜 また パラメータが多いから制御しにくいので、
なるべく回数を減らし安定なプロセスを確立する必要が
ある。
そして、プロセスの歩留まり向上の妨げになっているn
″a−3i剥離という問題点がある。
逆に ソース・ドレイン電極に使用されている金属と不
純物を含まないa−3i層との間にl’a−3i層を介
在しなければオーミック接続になりにくく、また 金属
とa7Si層との間のバリア層を形威しなけれ+1TP
T個々の性能のばらつきが大きい。
まj(=  a−3i層を選択的に形成した後、高融点
金属を主成分とした物質に非金属族元素を含有させた膜
を形成する力\ また(上 高融点金属を主成分とした
物質に非金属族元素を深さ方向に濃度勾配あるいは前記
シリコン膜に近接するにしたがって元素の濃度勾配を形
成するかどちらかを施したの板 加熱処理あるいは光な
どの電磁波照射処理の少なくともどちらか一方を施すこ
とにより非金属族元素を不純物を含まないa−3i層に
拡散する方法(友 加熱処理あるいは光などの電磁波照
射処理を施した時に膜剥がれが生じやすい。
本発明(よ このような従来技術の課題に鑑へ構造が簡
素で工程の少なく不良発生率の少なく配線抵抗が小さい
半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明はa−Si層を選択的に形成した後、高融点金属
を主成分とした物質にドーピング法により非金属族元素
を含有させたのち高融点金属を主成分とした物質を少な
くとも一回以上繰り返した膜を形成する。また(友 高
融点金属を主成分とした物質に非金属族元素を深さ方向
に濃度勾配あるいは前記シリコン膜に近接するにしたが
って元素の濃度勾配を形成するかどちらかを施した物質
を少なくとも一度以上繰り返した膜を形成した後、加熱
処理あるいは光などの電磁波照射処理の少なくともどち
らか一方を施すことにより非金属族イオンを不純物を含
まないa−3i層に拡散してオーミック接続にする。
作用 上記手段を用いるとn″a−3i膜を形成する必要がな
いたム 歩留を上(デ、TPTアレー特性を向上させる
ことができる。n″a−3i膜を形成しないで高融点金
属を主成分とした物質にドーピング法により非金属族元
素を含有させたのち高融点金属を主成分とした物質を少
なくとも一回以上繰り返した膜を形成する力\ また(
友 高融点金属を主成分とした物質に非金属族元素を深
さ方向に濃度勾配あるいは前記シリコン膜に近接するに
したがって元素の濃度勾配を形成するかどちらかを施し
た物質を少なくとも一度以上繰り返した膜を形成した構
造の半導体素子ζ′!、プラズマCVD法を一回のみで
構成でき、工程数が減り生産性が向上する。また 現状
での歩留まりに大きな影響を及ぼしているプロセス不良
の一つであるn” a−3i剥離という問題点がなくな
る。まt:、  n″a−3i膜を含んだ多層膜のエツ
チングにおいてn′″a−8i膜のオーバーエツチング
がなくなり、プロセス的に安定になる。
また 非金属族元素を含んだMoSi層(友 加熱処理
あるいは光などの電磁波照射処理を施した時に膜剥がれ
が生じやすいので、その上か板 非金属族元素を含まな
いMoSi層を形成して、加熱処理あるいは光などの電
磁波照射処理を施してもMoSi層が剥がれないように
していも 実施例 以下に 本発明の実施例について図面を参照しながら説
明する。
(実施例1) 本発明は 非単結晶シリコンを用いた半導体装置におけ
る配線と半導体層との接続に関するものであるが下記に
TPTを例にとって説明すも第1図!;LTFTの工程
断面図であも 同図(a)の工程はゲート電極形成工程
であり、例えばCr金属2をスパッタにより、 100
OA被着形5ij、、Crを硝酸セリウムアンモニウム
を主成分とした溶液で選択的にエツチングを行なう工程
である。同図(b)の工程は三層デボ工程で、例えば4
000A1500A/1000Aの膜厚で第1のSiN
x層3、不純物をほとんど含まないa−3i層4そして
再び第2の5INX層5を好ましくは連続的に被着する
。これらの薄膜はいずれもSiH4層ガスを主成分とす
る原料ガスを300℃前後の温度で高周波グロー放電に
より分脈 合成するプラズマC■Dによって作製される
。同図(C)の工程は半導体層保護膜形成工程で、第2
のSiNx層5をゲート上にのみ選択的に残した後、M
oSi2をスパッタ装置で形成するときにPH37PH
I + Arの比が0.01から0.50までの間の混
合ガスでRF放電を行い、リン元素を含有したMoSi
26を100A形成する。そして、肘ガスだけでRF放
電を行いMoSi27を100A形戊する。この前記二
層のMoSi2層を同一真空中で5回連続で繰り返す。
同図(d)の工程はソース・ドレイン電極形成工程で、
例えば全面にA18、9をスパッタで700OA被着し
燐酸系の溶液でAlを選択的に食刻し 形成したAlパ
ターンをマスクとして’、  MoSi2、a−3i層
をフッ硝酸系の溶液で選択的に食刻する工程である。最
後に、加熱処理を施す。これにより、Mo5iaからa
−3i層にP元素を拡散させ、Pイオンの活性化が図れ
る。
な抵 本実施例(友 第1図(a)の工程で、Crのゲ
ート配線を形成するのにスパッタ法を使用した力上 金
属層2が形成できるならば 蒸着方法を問わず、例えば
 電子ビームa  CVDa  抵抗加熱法等でもかま
わな(1また 材料の種類(よ高温処理を行っても半導
体層または絶縁体層に拡散しない物質であれ11  I
 T O,MoSi2、MoTa等でも本発明の特許請
求の範囲に適用する。また 本実施例では非金属元素を
含有する膜としてPHsガスを混入したRF放電スパッ
タ法によるMoSi2膜を形成した力丈 本発明(よ 
蒸着方法を問わず、例え(L非金属元素を含有したター
ゲットをスパッタする方m  CVDa  イオンシャ
ワー法等でもかまわな賎 そして、膜として、MoSi
2だけでなく、高融点金属を主成分とした物質であれば
 あるい(友Ta、 W、 Cr、 Ti、 Co、 
Ni、 Zr、 Rh、 Pd、 Ptのうちいずれか
一つの硅化物あるいは高融点金属同士の化合物であれば
、任意のものでよい。また、本実施例ではMoSi2膜
を5回ずつ蒸着した力<、1回以上で、高融点金属を主
成分とした物質の膜であれ(渋 任意の膜厚で任意の回
数でも構わな鶏 本実施例では加熱処理を施した力交 
光などの電磁波照射処理でも構わなく、本実施例を例に
とるならl;!:  MoSi2からa−3i層にP元
素を拡散させる力\ 拡散しなくてもPイオンの活性化
が図れれば本発明の特許請求の範囲に適用する。
また 本実施例では基板としてガラスを用いた力支 絶
縁基板であれば任意のものでよく、絶縁膜としてSiN
x層を使用した力交 少なくとも一層以上の絶縁膜であ
れば材料の種類・蒸着方法を問わず任意のものであって
もよI、%  本実施例では非晶質シリコンを用いた薄
膜トランジスタアレーについて説明した力丈 非単結晶
シリコン膜を用いた半導体装置あれば 多結晶質シリコ
ン等でも本発明の特許請求の範囲に適用する。最後に 
AIを本実施例では導電膜に採用した力交 少なくとも
導電体が一層以上あり、かス 絶縁膜のコンタクトホー
ルの断差をカバーするものであれば任意のものでよく、
非金属元素としてP元素を例にとったため、PH3ガス
を使用した力交 本発明の特許請求の範囲は非金属元素
を含有するガスであれば 例えIt  B2He等、任
意のものでよ(℃ (実施例2) 実施例2の工程断面図を第2図に示す。実施例1の工程
とほぼ同じである力t 同図(C)の工程it  PH
3+ Arの混合ガスでRF放電を行うときに放電開始
と同時にPH37PH3+ Arの比を0.15の状態
にしておき放電終了時には0.01になるように混合ガ
スのガス比を時間に関して変化させてMoSi2を20
0A形戒し このMoSi2層10を同一真空中で5回
連続で繰り返す。本実施例は、不純物を含まないa−3
i層とMoSi210との界面にP元素の濃度を高くす
ることにより接続抵抗を下げると同時にMo5ia 1
0とA18. 9の界面はP元素濃度をOにすることに
より配線抵抗を下げることができも まt;  PHs
ガスの濃度比を0.15に記述しである力<、  0.
10〜0.50までの比であれば また 本実施例では
高融点金属を主成分とした物質に非金属族元素を深さ方
向に濃度勾配を形成した力丈 不純物を含まないa−3
i層に近接するにしたがって元素の濃度勾配を形成した
構造の半導体素子であれば 本発明の特許請求の範囲に
適用する。
このように 本発明は プラズマCVD法による製膜回
数を減らし 不純物を含まないa−3i層と金属配線と
の接続のオーミック性を保板 金属とa−8i層との間
のバリア層を形成して、歩留まりを向上させるものであ
る。あるいjl  a−3i層と金属配線の接続抵抗を
下げTPTアレー〇特性を改良し 歩留の向上させるも
のである。
発明の効果 本発明にかかる製造方法によって、製造した半導体装置
(主 従来のTPT構造とは違(\ この構造を用いた
TPTアレーを液晶表示装置に採用するとTPTアレー
の不良原因の一つであるn″a−3i剥離という問題点
が解決し 歩留まりを向上させるものである。n′″a
−3i膜を形成しない半導体素子ζよ 不純物を含まな
いa−3i層と金属配線との接続のオーミック性を保ち
っつCVDの製膜工程が短縮できるた△ 量産性に富水
 技術的に工場導入が可能である。そして、非金属族元
素を深さ方向に濃度勾配を形成したものや不純物を含ま
ないaSi層に近接するにしたがって元素の濃度勾配を
形成したもα あるい(よ 加熱処理あるいは電磁波照
射処理を施してk 同様の効果が得られる。最後に 半
導体層のオーミック接続を必要とするM○S構造にも適
用できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例1のTPTの工程断面は 第2
図は本発明の実施例2のTPTの工程断面は 第3図は
従来のTPTの工程断面図である。 2・−Cr凰 3−・−第1のSiNx、4 ・・・a
−8iJl?、I  5・・・第2のSiNx、6・・
・第1のMoSi2.7・・・Pドープ第2のMoSi
2゜

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)基板上に非単結晶シリコン膜を形成する工程と、
    前記膜上に高融点金属を主成分とした物質に非金属族元
    素を含有させた膜を形成する工程と、前記膜上に高融点
    金属を主成分とした膜を形成する工程と、前記高融点金
    属形成の二つの工程を少なくとも一回以上繰り返す工程
    と、それら工程後に加熱処理あるいは電磁波照射処理の
    少なくともどちらか一方を施す工程とを含むことを特徴
    とする半導体装置の製造方法。
  2. (2)絶縁性物質上に高融点金属を主成分とした物質に
    非金属族元素を濃度勾配形成させた膜を形成する工程と
    、前記膜上に同一工程を少なくとも1回以上繰り返し形
    成する工程と、前記膜上に非単結晶シリコン膜を形成す
    る工程と、前記工程後に加熱処理あるいは電磁波照射処
    理の少なくともどちらか一方を施すことにより前記高融
    点金属を主成分とした物質に近接する非単結晶シリコン
    膜に前記非金属族元素を濃度勾配生成する拡散工程を含
    むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
  3. (3)絶縁性物質上に高融点金属を主成分とした物質に
    非金属族元素を含有させた膜を形成する工程と、前記膜
    上に高融点金属を主成分とした膜を形成する工程と、前
    記二つの工程を少なくとも一回以上繰り返す工程と、前
    記膜上に非単結晶シリコン膜を形成する工程と、前記工
    程後に加熱処理あるいは電磁波照射処理の少なくともど
    ちらか一方を施すことにより前記高融点金属を主成分と
    した物質に近接する非単結晶シリコン膜に前記非金属族
    元素を濃度勾配生成する拡散工程を含むことを特徴とす
    る半導体装置の製造方法。
  4. (4)高融点金属を主成分とした物質をMo、Ta、W
    、Cr、Ti、Co、Ni、Zr、Rh、Pd、Ptの
    うちいずれか一つの硅化物あるいは高融点金属同士の化
    合物であることを特徴とする請求項1、2、または3の
    いずれかに記載の半導体装置の製造方法。
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