JPH04130734A - 多結晶半導体薄膜トランジスタ及びその製造方法 - Google Patents

多結晶半導体薄膜トランジスタ及びその製造方法

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JPH04130734A
JPH04130734A JP25006990A JP25006990A JPH04130734A JP H04130734 A JPH04130734 A JP H04130734A JP 25006990 A JP25006990 A JP 25006990A JP 25006990 A JP25006990 A JP 25006990A JP H04130734 A JPH04130734 A JP H04130734A
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JP
Japan
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semiconductor layer
crystal semiconductor
source
gate electrode
pattern
Prior art date
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Pending
Application number
JP25006990A
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English (en)
Inventor
Kunio Masushige
邦雄 増茂
Masaki Yuki
結城 正記
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AGC Inc
Original Assignee
Asahi Glass Co Ltd
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Publication date
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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] 本発明は画像表示装置等の駆動に使用される多結晶半導
体薄膜トランジスタの製造方法に関するものである。
[従来の技術] 近年平面デイスプレィ等の画像表示素子への応用を目的
とした薄膜トランジスタ(TPT)の開発が活発に行わ
れている。多結晶半導体TPTは非晶質半導体薄膜を用
いた場合と比べ高性能・高信頼性等の長所があるが、製
膜に高温を要するという短所がある。そこで高温プロセ
スを経ずに多結晶半導体薄膜を得ることが出来るレーザ
ー光照射による非晶質半導体薄膜の結晶化技術の研究・
応用が盛んに行なわれている。
また、TPTの動作速度を向上させるためにゲート・ド
レイン間の奇生容量を減少させる試みが行われているが
、ソース・ドレイン電極をゲート電極と自己整合的に形
成する方法はきわめて有効な方法である。
ソース・ドレイン領域をイオン注入法によりゲート電極
と自己整合的に形成するレーザー多結晶化TPTについ
て、従来の製造方法を第5図(a)、(b)に示し説明
する。
絶縁性を有する基板51上にパッシベーション膜52、
非晶質半導体層53を積層しく第5図(a) ) 、レ
ーザー光照射多結晶化を行い、フォトリソグラフィーに
より多結晶半導体薄膜56のパターンを形成、その上に
ゲート絶縁膜54、ゲート電極材料55を積層し、再び
フォトリソグラフィーによりゲート電極のパターンを形
成、ゲート絶縁膜もゲート電極と同じパターンにエツチ
ングする(第5図(b))。ここでイオン注入法により
ゲート電極をマスクに多結晶半導体層56に不純物イオ
ンをドーピングし、不純物イオン活性化のための熱処理
を行いソース・ドレイン領域を形成する。さらに眉間絶
縁膜を堆積し、ソース・ドレイン領域上にコンタクトホ
ールを形成し、その上にソース電極・ドレイン電極を形
成する。
[発明の解決しようとする課題] 従来の熱処理により不純物イオンの活性化を行う方法で
は、基板51としてガラスなどの廉価で耐熱性の低い材
料を用いた場合、不純物イオンの活性化に十分な高温で
熱処理することができずソース・ドレイン領域の抵抗は
十分には下がらない。また、十分な高温で熱処理するた
めには高価な石英などの基板材料を用いなければならな
いという問題があった。
[課題を解決するための手段] 本発明は上記の問題点を解決すべくなされたものであり
、絶縁性を有する基板上の非単結晶半導体をレーザー光
によりビームアニールして多結晶化又は結晶性の向上を
行う工程を含む逆スタガー構造の薄膜トランジスタの製
造方法において、該基板上に少なくともゲート電極、ゲ
ート絶縁膜、非単結晶半導体層の順に形成し、該非単結
晶半導体層より上層に形成されたポジ型のフォトレジス
トを該基板裏面より露光し、現像することにより上記ゲ
ート電極と同一のパターンのフォトレジストパターンを
形成し、このパターンをマスクとして非単結晶半導体層
のソース・ドレイン領域に不純物イオンを注入したのち
、該フォトレジストパターンを除去後、レーザー光を照
射しチャネル領域の非単結晶半導体の多結晶化及び活性
化又は、結晶性向上及び活性化を同時に行うことを特徴
とする多結晶半導体薄膜トランジスタの製造方法、及び
、絶縁性を有する基板上の非単結晶半導体をレーザー光
によりビームアニールして多結晶化又は結晶性の向上を
行う工程を含む逆スタガー構造の薄膜トランジスタの製
造方法において、該基板上に少なくともゲート電極、ゲ
ート絶縁膜、非単結晶半導体層の順に形成し、該非単結
晶半導体層より上層に形成されたポジ型のフォトレジス
トを該基板裏面より露光、現像することにより上記ゲー
ト電極と同一のフォトレジストパターンを形成し、この
パターンをマスクとして該非単結晶半導体層と該フォト
レジストパターンとの間に形成された絶縁層をエツチン
グし、該フォトレジストパターンを除去後、該絶縁層を
マスクとして非単結晶半導体層のソース・ドレイン領域
に不純物イオンを注入したのち、レーザー光を照射しチ
ャネル領域の非単結晶半導体の多結晶化及び活性化又は
、結晶性向上及び活性化を同時に行うことを特徴とする
多結晶半導体薄膜トランジスタの製造方法等を提供する
ものである。
以下に図面に従って本発明を説明する。
第1図は本発明の製造方法を示すTPTの断面図を示し
、第1図(a) 、 (b) 、 (c)の順で工程が
進行する。
まず、ガラス、セラミック、プラスチック等の必要に応
じて透明で絶縁性を有する基板1上に電子線加熱蒸着法
等の蒸着法によりクロム(Cr)、タンタル(Ta)等
のゲート電極材料を堆積し、フォトリソグラフィーによ
りゲート電極2のパターンを形成、その上にプラズマC
VD法等により SiO,5LON 、SiN等のゲー
ト絶縁膜3、Si 、Ge等の非晶質半導体層4を形成
し積層する。ここでポジ型フォトレジストを塗布等の方
法で形成し、基板1の裏面より露光し現像することによ
り自己整合的にゲート電極と同一パターンのポジ型のフ
ォトレジストパターン5を形成する(第1図(a))。
イオン注入法によりこのフォトレジストパターン5をマ
スクに非晶質半導体層4のソース・ドレイン領域になる
部分にリン(P)、ホウ素(B)、ヒ素(As)等の不
純物イオン6をドーピングする(第1図(b))。フォ
トレジストパターン5を除去した後レーザー光を照射し
、非晶質半導体層4の多結晶化と不純物イオンの活性化
を同時に行って半導体薄膜を作製する。フォトリソグラ
フィーにより半導体薄膜をパターン化し、その上にSi
O,5iON 、SiN等の絶縁膜7を堆積し、ソース
・ドレイン領域上にコンタクトホールを形成し、その上
にソース電極・ドレイン電極8を形成する(第1図(C
))。
ところで、第1図 (b)において第2図に示すように
、非晶質半導体層4をパターン化した後裏面露光による
フォトレジストパターン5を形成、イオン注入6、レー
ザー光照射を行ってもよい。また第3図に示すように、
非晶質半導体層4上に絶縁膜17を堆積し、その上に裏
面露光によるフォトレジストパターン5を形成、絶縁膜
7上からイオン注入6を行ってもよいし、このフォトレ
ジストパターン5を用いて絶縁膜7をエツチングした後
イオン注入してもよい。また第4図に示すように絶縁膜
7をエツチングした後フォトレジストパターン5を除去
し、該絶縁膜7をマスクにイオンの注入エネルギーを小
さくし、イオン注入を行ってもよい。
尚、基板1は上記露光に使用する波長の透過性を有する
ことが必要である。例えば可視光を使用する場合は透明
性を有したものでなければならない。
上記非晶質半導体層4の半導体として非単結晶半導体た
る非晶質半導体の代わりに粒径が50μm未満の微細な
結晶粒子が含まれるいわゆる微結晶半導体または多結晶
半導体をも使用できる。多結晶半導体を使用した場合は
後でおこなうレーザー照射により、結晶性の向上を施し
、TPTの電流増幅率の向上を行うものである。
このように非晶質半導体、微結晶半導体、多結晶半導体
を総称して非単結晶半導体というものとする。
[実施例] 以下、第1図を参照しながら本発明の実施例を示す。
ガラス基板1上にCr 60 nmを電子線加熱蒸着法
により蒸着、フォトリソグラフィーによりゲート電極2
のパターンを形成し、その上にプラズマCVD法により
 5LON 200 nmからなるゲート絶縁膜3、お
よび100 nm厚のa−3iによる非晶質半導体層4
を積層した。ここでポジ型フォトレジスト(東京応化製
OF P R−800)を塗布し基板裏面より露光し現
像することにより自己整合的にゲート電極と同一パター
ンのフォトレジストパターン5を形成した。イオン注入
法によりこのフォトレジストパターン5をマスクに非晶
質半導体層のソース・ドレイン領域になる部分に、Pイ
オン6を加速電圧10 KeV、ドーズ量2X 10”
の条件でドーピングした。フォトレジストパターン5を
酸素プラズマにより除去した後レーザー光を照射し、非
晶質半導体M4の多結晶化と不純物イオンの活性化を同
時に行った。フォトリソグラフィーにより poly−
3iを島状にパターン化し、その上にプラズマCVD法
により 5LON 200 nmからなる絶縁膜7を堆
積し、ソース・ドレイン領域上にコンタクトホールを形
成し、その上にソース電極・ドレイン電極8を形成した
このようにして同一基板上に100個TPTを形成し、
ソース・ドレイン領域の導電率を測定した結果、100
個すべてのTPTが約80Ωcm−’以上であった。
[発明の効果] 本発明はイオン注入法によりソース・ドレイン領域をゲ
ート電極に対して自己整合的に形成する薄膜トランジス
タにおいて逆スタガー構造を採用することにより1回の
レーザー光照射によりチャネル領域の多結晶化、ソース
・ドレイン領域の多結晶化・活性化を同時に1回の工、
程で行うものであり、従来の熱処理による場合と(らべ
て活性化に優れ、ソース・ドレイン領域の導電率を大き
く向上させることができる。たとえばPイオンを注入し
たn型の場合従来の熱処理(500℃1時間)では導電
率7Ω−10rn−1程度であるのに対し、本発明のレ
ーザー光照射による方法によれば約80Ω−10「Iと
1ケタ以上向上させることができた。
また本発明の製造方法ではチャネル部分の多結晶化も同
時に行うため、工程数の点でも従来法よりソース・ドレ
イン領域活性化のための熱処理の分だけ減少させること
ができるという効果を奏する。
さらに本発明の製造方法ではゲート絶縁膜と半導体層と
を同一真空装置内で連続に形成できるため、この間の界
面を清浄なものにすることができ、トランジスタ特性を
向上させることができるという効果も認められる。
【図面の簡単な説明】
第1図 (a) 、(b) 、(c)は、本発明のTP
Tの製造方法を順に示す断面図であり、第2図〜第4図
は本発明のTPTの製造方法を示す断面図である。第5
図(a) 、(b)は従来のTPTの製造方法を順に示
す断面図である。 l:基板 2:ゲート電極 3:ゲート絶縁膜 4:非晶質半導体層 6:不純物イオン 52:パッシベーション膜 片体 属 〕艶 賀2)2 ↓ ↓ ↓ 〜6 ↓

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)絶縁性を有する基板上の非単結晶半導体をレーザ
    ー光によりビームアニールして多結晶化又は結晶性の向
    上を行う工程を含む逆スタガー構造の薄膜トランジスタ
    の製造方法において、該基板上に少なくともゲート電極
    、ゲート絶縁膜、非単結晶半導体層の順に形成し、該非
    単結晶半導体層より上層に形成されたポジ型のフォトレ
    ジストを該基板裏面より露光し、現像することにより上
    記ゲート電極と同一のパターンのフォトレジストパター
    ンを形成し、このパターンをマスクとして非単結晶半導
    体層のソース・ドレイン領域に不純物イオンを注入した
    のち、該フォトレジストパターンを除去後、レーザー光
    を照射しチャネル領域の非単結晶半導体の多結晶化及び
    活性化又は、結晶性向上及び活性化を同時に行うことを
    特徴とする多結晶半導体薄膜トランジスタの製造方法。
  2. (2)絶縁性を有する基板上の非単結晶半導体をレーザ
    ー光によりビームアニールして多結晶化又は結晶性の向
    上を行う工程を含む逆スタガー構造の薄膜トランジスタ
    の製造方法において、該基板上に少なくともゲート電極
    、ゲート絶縁膜、非単結晶半導体層の順に形成し、該非
    単結晶半導体層より上層に形成されたポジ型のフォトレ
    ジストを該基板裏面より露光、現像することにより上記
    ゲート電極と同一のフォトレジストパターンを形成し、
    このパターンをマスクとして該非単結晶半導体層と該フ
    ォトレジストパターンとの間に形成された絶縁層をエッ
    チングし、該フォトレジストパターンを除去後、該絶縁
    層をマスクとして非単結晶半導体層のソース・ドレイン
    領域に不純物イオンを注入したのち、レーザー光を照射
    しチャネル領域の非単結晶半導体の多結晶化及び活性化
    又は、結晶性向上及び活性化を同時に行うことを特徴と
    する多結晶半導体薄膜トランジスタの製造方法。
  3. (3)請求項(1)又は請求項(2)に記載された製造
    方法によって製造された多結晶半導体薄膜トランジスタ
JP25006990A 1990-09-21 1990-09-21 多結晶半導体薄膜トランジスタ及びその製造方法 Pending JPH04130734A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5926701A (en) * 1994-12-21 1999-07-20 Sony Electronics, Inc. Thin film transistor fabrication technique

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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US5926701A (en) * 1994-12-21 1999-07-20 Sony Electronics, Inc. Thin film transistor fabrication technique

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