JPH04218926A - 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

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JPH04218926A
JPH04218926A JP40394790A JP40394790A JPH04218926A JP H04218926 A JPH04218926 A JP H04218926A JP 40394790 A JP40394790 A JP 40394790A JP 40394790 A JP40394790 A JP 40394790A JP H04218926 A JPH04218926 A JP H04218926A
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JP
Japan
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blocking layer
layer
source electrode
chromium
drain electrode
Prior art date
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JP40394790A
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English (en)
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Kiyoshi Ozawa
清 小沢
Niwaji Majima
庭司 間島
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu 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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は薄膜トランジスタの製造
方法に関する。近年,大容量液晶表示装置のスィッチン
グ素子として,薄膜トランジスタ(TFT)が用いられ
るようになってきた。このようなTFTは,通常,逆ス
タガー型の構造を有し,その製造プロセスではゲート絶
縁膜,活性層となる非晶質シリコン膜,保護層となる絶
縁膜を連続堆積する。その後,ソース・ドレイン領域を
ウエットエッチして,非晶質シリコン膜の上にブロッキ
ング層となる不純物をドープしたn+ 型非晶質シリコ
ン膜を堆積する。
【0002】ところで,素子の特性を再現性よく実現す
るためには,層間の電気的接触が問題となる層,例えば
,活性層とブロッキング層を連続製膜により形成するプ
ロセスが有効である。
【0003】
【従来の技術】このような考えに基づいて,ゲート絶縁
膜,活性層,ブロッキング層を連続製膜して薄膜トラン
ジスタを形成した例を図3に示す。
【0004】図3(a) 〜(c) はこの従来例を示
す工程順断面図である。ガラス基板1上にゲート電極2
を形成した後,全面にSiO2 のゲート絶縁膜3,非
晶質シリコン(a−Si)の活性層4,n+ − a−
Siのブロッキング層5を連続堆積し,ソース・ドレイ
ン領域に非晶質シリコン(a−Si)の活性層4,n+
 − a−Siのブロッキング層5を残すようパターニ
ングする(図3(a) 参照)。
【0005】ブロッキング層5の上に電極となる金属,
例えばAl/Moをスパッタリング法で堆積し,それを
パターニングしてのソース電極12及びのドレイン電極
13を形成する(図3(b) 参照)。
【0006】ソース電極12およびドレイン電極13を
マスクにして,n+ − a−Siのブロッキング層5
をエッチングして除去する(図3(c) 参照)。この
ようにして薄膜トランジスタ素子が実現する。この場合
,n+ − a−Siのブロッキング層5のエッチング
工程において,n+ − a−Siのa−Siに対する
エッチング選択比が高く下地(活性層)へ損傷を与えず
,しかもソース電極12およびドレイン電極13の金属
はエッチングしないようなエッチング法が必要となる。
【0007】一方,活性層は迷光の影響を回避してトラ
ンジスタのオフ電流を抑制するためには,できるだけ薄
い方が望ましい。前述の連続製膜プロセスでは活性層の
厚さをあまり小さくすることができず,ある報告例(S
ID Int.Symp.(1988)p.330)で
は3000Åであり,活性層とブロッキング層を連続製
膜しない場合の一般的な活性層の厚さ,例えば300 
Åに比べてかなり厚い。
【0008】迷光の影響を回避するために,ゲート長を
長くするとか遮光膜を付加する等の方法も考えられるが
,トランジスタ特性の面,プロセスの面から得策でない
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題に
鑑み,a−Siとn+ − a−Siの連続製膜プロセ
スを採用して,しかも薄いa−Siの活性層を実現する
方法を提供することを目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】図1(a) 〜(c) 
は第1の実施例を示す工程順断面図,図2(a) 〜(
c) は第2の実施例を示す工程順断面図ある。
【0011】上記課題は,基板1上に非晶質シリコンの
活性層4とn+ 型の非晶質シリコンのブロッキング層
5をこの順に連続堆積する工程と,該ブロッキング層5
上にクロムのソース電極6及びクロムのドレイン電極7
を形成する工程と, 該クロムのソース電極6及び該ク
ロムのドレイン電極7をマスクにして該ブロッキング層
5を選択的に陽極酸化し,該クロムのソース電極6下の
ブロッキング層と該クロムのドレイン電極7下のブロッ
キング層を電気的に絶縁する酸化シリコン層8を形成す
る工程とを有する薄膜トランジスタの製造方法によって
解決される。
【0012】また,基板1上に非晶質シリコンの活性層
4とn+ 型の非晶質シリコンのブロッキング層5をこ
の順に連続堆積する工程と,該ブロッキング層5上にソ
ース電極9及びドレイン電極10を形成する工程と, 
該ソース電極9及び該ドレイン電極10をマスクにして
該ブロッキング層5を選択的にプラズマ酸化し,該ソー
ス電極9下のブロッキング層と該ドレイン電極10下の
ブロッキング層を電気的に絶縁する酸化シリコン層11
を形成する工程とを有する薄膜トランジスタの製造方法
によって解決される。
【0013】
【作用】陽極酸化によりn+ 型の非晶質シリコンのブ
ロッキング層5を酸化する時,その酸化膜厚は酸化電圧
を一定に固定しておけば高精度に制御することができる
。 酸化用電界液としては,例えばシュウ酸を用いることが
できる。
【0014】この時,ソース電極6及びドレイン電極7
は陽極酸化されないことが必要であるが,クロムは陽極
酸化されない。さらに,ソース電極6及びドレイン電極
7の金属はブロッキング層5の非晶質シリコンへの拡散
が小さいことが望まれるが,クロムはこの要件も満たす
【0015】また,n+ 型の非晶質シリコンのブロッ
キング層5の選択酸化には酸素プラズマ暴露も有効で,
酸化膜厚の制御性もよい。これはn+ 型非晶質シリコ
ンの酸化速度が真性非晶質シリコンの酸化速度より大き
いこと(酸素原子は電気陰性度が大きく,Siの酸化反
応にクーロン力が寄与するため),表面近傍の酸化は反
応律速で進みその後拡散律速で進むので,だんだんと酸
化速度が緩やかになり酸化膜厚が制御しやすくなること
等による。
【0016】
【実施例】図1(a) 〜(c) は第1の実施例を示
す工程順断面図で,以下これらの図を参照しながら説明
する。
【0017】図1(a) 参照 ガラス基板1の上に長さが例えば5μm,厚さが例えば
1500ÅのMoのゲート電極2を形成する。次いで全
面に厚さ1500ÅのSiO2 と厚さ1500ÅのS
iNx からなるゲート絶縁膜3,厚さ150 Åのa
−Siの活性層4,りん(P)をドープした厚さ700
 〜1000Åのn+ − a−Siのブロッキング層
5をCVD法により連続堆積し,ソース・ドレイン領域
にa−Siの活性層4,n+− a−Siのブロッキン
グ層5を残すようパターニングする。
【0018】図1(b) 参照 全面に厚さ2000Åのクロム(Cr)をスパッタ堆積
後,それをパターニングして,クロムのソース電極6,
クロムのドレイン電極7を形成する。
【0019】図1(c) 参照 全体をシュウ酸の水溶液に入れ,酸化電圧を一定に固定
して陽極酸化を行う。n+ − a−Siのブロッキン
グ層5を陽極酸化し,全部がSiO2 となった時点で
もって陽極酸化を停止する。この時,クロムのソース電
極6とクロムのドレイン電極7は酸化されない。
【0020】陽極酸化電圧が一定の条件で酸化すること
により,酸化膜厚を厳密に制御することができる。また
,陽極酸化中クロムのソース電極6とクロムのドレイン
電極7間に直流バイアスを印加して電流を観測すること
により,n+ − a−Siのブロッキング層5の陽極
酸化の終点を検知することもできる。それは活性層4の
a−Siの抵抗率がブロッキング層5のn+ − a−
Siのそれに比べて108 倍も大きいので,n+− 
a−Siのブロッキング層5が完全に酸化されると,電
流が酸化終了以前と比較してほとんど流れなくなるから
である。
【0021】このようにして,活性層4とブロッキング
層5を連続製膜するプロセスで厚さ150 Åのa−S
iの活性層が実現できた。クロムのソース電極6とクロ
ムのドレイン電極7間のリーク電流は,活性層4とブロ
ッキング層5を連続製膜しないで別々の工程で作った通
常の場合と同等で,ばらつきは小さくなった。ドレイン
電流は2割増加し,コンコクト特性が良好であることを
示した。また,従来みられた素子の電気特性の経時変化
が認められなくなった。これは連続製膜工程の採用によ
り,活性層のa−Si層が外気に暴露されないことによ
ると推定される。
【0022】図2(a) 〜(c) は第2の実施例を
示す工程順断面図で,以下これらの図を参照しながら説
明する。 図2(a) 参照 この図は図1(a) と同じで,ここまでの工程は第1
の実施例と同じである。
【0023】図2(b) 参照 全面に厚さ500 ÅのTiと厚さ1500ÅのAlを
蒸着した後,それをパターニングして,Al/Tiのソ
ース電極9,Al/Tiのドレイン電極10を形成する
【0024】図2(c) 参照 全体をプラズマ酸化装置に入れ,n+ − a−Siの
ブロッキング層5をプラズマ酸化し,プラズマ酸化層1
1を形成する。n+ −a−Siのブロッキング層5を
全部酸化した時点でプラズマ酸化を停止する。予めn+
 − a−Siのプラズマ酸化速度を測定しておくこと
により,ブロッキング層5の酸化終了時点を押さえると
ができる。また,活性層4のa−Siはブロッキング層
5のn+ − a−Siより酸化速度が小さいから,ブ
ロッキング層5の酸化終了時点を若干超過して酸化をつ
づけても活性層4ヘの影響は小さい。
【0025】また,プラズマ酸化中,第1の実施例で説
明したように,Al/Tiのソース電極9とAl/Ti
のドレイン電極10間に直流バイアスを印加して電流を
観測することにより,精度よくn+ − a−Siのブ
ロッキング層5のプラズマ酸化の終点を検知することも
できる。
【0026】なお,ソース電極およびドレイン電極の材
料はAlに限らず,プラズマ酸化が進行しない金属であ
れば使用することができる。
【0027】
【発明の効果】以上説明したように,本発明によれば,
a−Siの活性層とn+ − a−Siのブロッキング
層を連続製膜により形成し,しかも活性層の膜厚を薄く
形成することができ,素子の電気特性,コンタクト特性
が良好で電気特性の経時変化のない薄膜トランジスタを
提供することができる。
【0028】本発明は液晶表示装置駆動用の薄膜トラン
ジスタの高性能化に寄与するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a) 〜(c) は第1の実施例を示す工程
順断面図である。
【図2】(a) 〜(c) は第2の実施例を示す工程
順断面図である。
【図3】(a) 〜(c) は従来例を示す工程順断面
図である。
【符号の説明】
1は基板であってガラス基板 2はゲート電極 3はゲート絶縁膜 4は活性層であってa−Si層 5はブロッキング層であってn+ − a−Si層6は
ソース電極であってCrのソース電極7はドレイン電極
であってCrのドレイン電極8は陽極酸化層であってS
iO2 層 9はソース電極であってAl/Tiのソース電極10は
ドレイン電極であってAl/Tiのドレイン電極11は
プラズマ酸化層であってSiO2 層12はソース電極 13はドレイン電極

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  基板(1) 上に非晶質シリコンの活
    性層(4) とn+ 型の非晶質シリコンのブロッキン
    グ層(5) をこの順に連続堆積する工程と,該ブロッ
    キング層(5) 上にクロムのソース電極(6) 及び
    クロムのドレイン電極(7) を形成する工程と,該ク
    ロムのソース電極(6) 及び該クロムのドレイン電極
    (7)をマスクにして該ブロッキング層(5) を選択
    的に陽極酸化し,該クロムのソース電極(6) 下のブ
    ロッキング層と該クロムのドレイン電極(7) 下のブ
    ロッキング層を電気的に絶縁する酸化シリコン層(8)
     を形成する工程とを有することを特徴とする薄膜トラ
    ンジスタの製造方法。
  2. 【請求項2】  基板(1) 上に非晶質シリコンの活
    性層(4) とn+ 型の非晶質シリコンのブロッキン
    グ層(5) をこの順に連続堆積する工程と,該ブロッ
    キング層(5) 上にソース電極(9)及びドレイン電
    極(10)を形成する工程と, 該ソース電極(9) 
    及び該ドレイン電極(10)をマスクにして該ブロッキ
    ング層(5) を選択的にプラズマ酸化し,該ソース電
    極(9) 下のブロッキング層と該ドレイン電極(10
    )下のブロッキング層を電気的に絶縁する酸化シリコン
    層(11)を形成する工程とを有することを特徴とする
    薄膜トランジスタの製造方法。
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