JPH04305939A - 薄膜トランジスタの製造方法 - Google Patents

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、アクティブマトリック
ス方式の液晶ディスプレイや、イメージセンサや、液晶
シャッターアレイや、三次元集積素子などに応用される
薄膜トランジスタの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、単結晶絶縁基板上の半導体薄膜は
、ＳＯＳ（サファイア上のシリコン）にみられるように
バルク半導体に比べ、次のような利点を有することが知
られている。■島上に切断あるいは誘電体分離をすると
き、素子間の分離を容易かつ確実にできる。■Ｐ−Ｎ接
合面積を小さくすることにより、浮遊容量を小さくでき
る。

【０００３】また、サファイア等の単結晶絶縁基板が高
価であることから、これに代わるものとして、溶融水晶
板や、Ｓｉ基板を１０００℃以上温度で酸化して形成し
た非晶質ＳｉＯ２　膜やＳｉ基板上に堆積した非晶質Ｓ
ｉＯ２　膜あるいは非晶質ＳｉＮ膜を用い、これらの上
に半導体薄体を形成する方法が提案されている。ところ
が、これらＳｉＯ２　膜やＳｉＮ膜は単結晶でないため
、その上シリコン層を被着形成し１０００℃以上の温度
のプロセスで結晶化すると基板上には多結晶が成長する
。この多結晶の粒径は数１０ｎｍであり、このうえにＭ
ＯＳトランジスタを形成しても、そのキャリア移動度は
バルクシリコン上のＭＯＳトランジスタの数分の１程度
である。

【０００４】また、液晶表示体のアクティブマトリック
ス基板用に、歪点が８５０℃以下の安価なガラス基板上
のＭＯＳトランジスタでは、１０００℃以上のプロセス
を利用することが出来ないので、減圧化学気相成長法で
シリコン層を堆積しても、多結晶の粒径は高々数ｎｍで
あるため、この上にＭＯＳトランジスタを形成しても、
そのキャリア移動度は、バルクシリコン上のＭＯＳトラ
ンジスタの数十分の１程度である。

【０００５】そこで最近、レーザービームや電子ビーム
等をシリコン薄膜上を走査し、該薄膜の溶融再固化を行
うことにより、結晶粒径を増大させ単結晶化する方法が
検討されている。この方法によれば、絶縁基板上に高品
質シリコン単結晶相を、または高品質多結晶を形成でき
、それを用いて作成した素子の特性も向上し、バルクシ
リコンに作成した素子の特性と同程度まで改善される。 さらにこの方法では、素子を積層化することが可能とな
りいわゆる三次元ＩＣの実現が可能となる。そして高密
度、高速、多機能などの特徴を持つ回路が得られるよう
になる。

【０００６】レーザービームをＭＯＳトランジスタの能
動領域のシリコン層の結晶化に応用し、ＭＯＳトランジ
スタの高性能化を試みた第１の従来の例としてＪＡＰＡ
ＮＥＳＥ　　ＪＯＵＲＮＡＬ　　ＯＦ　　ＡＰＰＬＩＥ
Ｄ　　ＰＨＹＳＩＣＳ　　ＶＯＬ．２８，ＮＯ．１０，
ＯＣＴＯＢＥＲ，１９８９，ＰＰ．１７８９−１７９３
「ＸｅＣｌ　　Ｅｘｃｉｍｅｒ　　Ｌａｓｅｒ　　Ａｎ
ｎｅａｌｉｎｇ　　Ｕｓｅｄ　　ｔｏ　　Ｆａｂｒｉｃ
ａｔｅｄ　　Ｐｏｌｙ−Ｓｉ　　ＴＦＴ′ｓ」が挙げら
れる。また、第２の従来例として、ＪＡＰＡＮＥＳＥ　
　ＪＯＵＲＮＡＬ　　ＯＦ　　ＡＰＰＬＩＥＤ　　ＰＨ
ＹＳＩＣＳ　　ＶＯＬ．２９，ＮＯ．１２，ＤＥＣＥＭ
ＢＥＲ　　１９９０，ＰＰＬ２３７７−Ｌ２３７９「Ｌ
ｏｗ−Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ　　Ｐｏｌｙｓｉｌｉｃ
ｏｎ　　Ｔｈｉｎ　　Ｆｉｌｍ　　Ｔｒａｎｓｉｓｔｏ
ｒ　　ｂｙ　　Ｎｏｎ−Ｍａｓｓ−Ｓｅｐａｒａｔｅｄ
　　Ｉｏｎ　　Ｆｌｕｘ　　Ｄｏｐｉｎｇ　　Ｔｅｃｈ
ｎｉｑｕｅ」が挙げられる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記に挙げた論文の方
法にあっては次のような問題点があった。すなわち、ソ
ース電極に接続するソース領域と、ドレイン電極に接続
するドレイン領域を、非晶質のシリコン層の部分領域に
不純物としてリンがドープされた非晶質のシリコン層で
覆い、ＸｅＣｌエキシマレーザーでビームアニールして
薄膜トランジスタの活性領域となるｉ型シリコン層の結
晶化と、該ソース領域とドレイン領域の不純物であるリ
ンの活性化を同時に行っている。しかしながらこの方法
では、ゲート電極の形成前にソース領域とドレイン領域
の不純物の活性化を行っているためにゲート電極に対し
て自己整合的な薄膜トランジスタを形成できない欠点が
あった。

【０００８】薄膜トランジスタを例えばアクティブマト
リックス型の液晶表示体の絵素に使用する場合、ゲート
電極とソース領域の間で生じる寄生容量と、ゲート電極
とドレイン領域の間に生じる寄生容量が、色ムラ、フリ
ッカー、ゲート線の信号が遅延の原因になる。絵素の薄
膜トランジスタをゲート電極に対して自己整合的な薄膜
トランジスタであるとこれらの問題は解消または改善さ
れる。また、絵素の駆動高速動作する駆動回路を絵素と
同一基板上に構成するためにも、基板上の薄膜トランジ
スタは自己整合型である必要がある。

【０００９】自己整合型のＭＯＳトランジスタは一般的
に集積回路の分野で製造されているが、そのプロセスの
最高温度は１０００℃前後であり、液晶表示体の薄膜ト
ランジスタの製造方法には応用できない。なぜならば、
一般的に液晶表示体に使用される基板は安価なガラス基
板であり、そのガラス基板の歪点は６００℃前後である
からである。

【００１０】上記の問題の解決を第２の実施例は試みて
いる。第２の実施例では、絶縁薄膜を被着形成したガラ
ス基板上にＰＥＣＶＤにより形成した非晶質のシリコン
層を形成しパターニング後アルゴンレーザービームによ
って結晶化を施し、ＳｉＮｘの絶縁膜とクロム薄膜によ
るゲート電極を形成した後、前記ＳｉＮｘの絶縁膜をエ
ッチングしてソース領域とドレイン領域となるべき部分
を露出させて、「Ｉｏｎ　　Ｆｌｕｘ　　Ｄｏｐｉｎｇ
」法により、必要な不純物を注入している。

【００１１】しかしながら、この方法ではソース領域と
ドレイン領域上のゲート絶縁膜をゲート電極に対して自
己整合的にエッチングしなければならず、アクティブマ
トリックス型の液晶表示体の基板全面に渡って均一にゲ
ート電極に対して自己整合的にソース領域とドレイン領
域を形成することは極めて困難である。

【００１２】また、この方法では、ゲート電極とシリコ
ン層の間のゲート絶縁膜までエッチングにより除去され
る可能性が高く、この場合、ゲート電極とソース電極あ
るいはドレイン電極の間の絶縁耐圧が劣化すると考えら
れ、アクティブマトリックス型の液晶表示体にこの薄膜
トランジスタを応用する場合大きな欠点となる。

【００１３】本発明は、上記の点に鑑み、安価なガラス
基板が使用できるプロセス温度で、ゲート電極に対して
、ソース領域およびドレイン領域を自己整合的に形成す
る薄膜トランジスタの製造方法を提供するものである。 また、本発明は、基板全面に渡って均一に、ソース領域
およびドレイン領域を自己整合的に形成する薄膜トラン
ジスタの製造方法を提供するものである。また、本発明
はソース領域とゲート電極、及びドレイン領域とゲート
電極の間の絶縁耐圧が十分高い薄膜トランジスタの製造
方法を提供するものである。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁基板上に
減圧化学気相成長法によってシリコン層を被着形成する
工程と、該シリコン層をエネルギービームによって結晶
化する工程と外シリコン層をパターニングする工程と、
絶縁薄膜を被着形成する工程と、該絶縁薄膜上にゲート
電極を形成する工程と、該ゲート電極に対して自己整合
的に該絶縁薄膜を通して該シリコン薄膜に不純物を注入
する工程と、レーザービームを照射することによって該
不純物を活性化する工程とを含むことを特徴とする薄膜
トランジスタの製造方法である。本発明は、前記エネル
ギービームとして、エキシマパルスレーザーであること
を特徴とする薄膜トランジスタの製造方法である。

【００１５】

【実施例】以下、本発明の詳細を図示の実施例によって
説明する。図１は第１の実施例を、図２は第２の実施例
を、図３は第３の実施例をそれぞれ示す。

【００１６】図１ａ〜ｉは本発明に関わる薄膜トランジ
スタの製造工程を示す断面図である。図１ａに示すが如
くあらかじめ洗浄した絶縁性基板上１０１に例えば透明
なガラス基板上に常圧化学気相成長法によって二酸化珪
素膜１０２を基板温度２００〜３５０℃の温度で２００
ｎｍの厚さで被着形成する。

【００１７】次に、例えば減圧化学気相成長法によって
基板温度５５０〜６５０℃で膜厚１５０ｎｍのｎ型のシ
リコン層を被着形成する。該ｎ型のシリコン層に含まれ
る不純物としては、リン、ヒ素、アンチモンが挙げられ
る。ついで該ｎ型のシリコン層をパターニングして、薄
膜トランジスタのソース領域及びドレイン領域となる島
上の領域１０３及び１０４を形成する。

【００１８】上記ソース領域１０３及びドレイン領域１
０４の形成法は上記に限られるものでなく、例えば、該
二酸化珪素膜１０２上に、ｉ型のシリコン層を減圧化学
気相成長法で例えば基板温度４５０〜６５０℃で、膜厚
１５０ｎｍの厚さで被着形成する。上記ｉ型のシリコン
層を形成する原料ガスとして、ＳｉＨ４　もしくはＳｉ
２　Ｈ４　もしくは、ＳｉＨ４　とＳｉ２　Ｈ４　の混
合ガスが使用できる。ついで該ｉ型のシリコン層中に、
イオン注入法によって例えば、加速電圧１２０ＫｅＶで
、１０１５〜１０１６ｃｍ−２の濃度で不純物を導入す
る。ついで、上記シリコン中にイオン注入された不純物
を活性化するために基板温度６００℃で窒素雰囲気中で
２時間の熱アニールをする。前記ｉ型のシリコン中に注
入された不純物を、レーザービームなどのエネルギービ
ームによって活性化することもできる。ついで該シリコ
ン層をパターニングしてソース領域１０３及びドレイン
領域１０４を形成する。ｐ型の薄膜トランジスタを形成
する場合には、前記のイオン注入の工程に於いて、ｎ型
の不純物の代わりにｐ型の不純物例えばホウ素をイオン
注入してソース領域１０３及びドレイン領域１０４を形
成すればよい。

【００１９】次に、純水で希釈された例えば重量濃度３
％のＨＦ溶液で該ソース領域及びドレイン領域の表面に
形成された自然酸化膜を除去する。

【００２０】次に、薄膜トランジスタの能動領域となる
シリコン層を例えば減圧化学気相成長法で例えば基板温
度６００℃で例えば膜厚１５ｎｍ〜７０ｎｍで前記ソー
ス領域１０３及びドレイン領域１０４が形成された基板
を覆うように被着形成する。該シリコン層を形成するた
めの原料ガスとして、ＳｉＨ４　、もしくはＳｉ２　Ｈ
４、もしくはＳｉＨ４　とＳｉ２　Ｈ４　の混合ガスが
使用できる。

【００２１】該シリコン層２０３の形成方法は上記の減
圧化学気相成長法に限られることなく、グロー放電によ
るモノシランの分解により形成された水素を含有する非
晶質のシリコン層や、スパッタ法によるシリコン層でも
本発明は適用できる。

【００２２】本実施例で製作する薄膜トランジスタの闘
値を制御するために、該シリコン層を形成後、例えばイ
オン打ち込み法により必要量の不純物を注入する。

【００２３】次に、該シリコン層を、該ソース領域１０
３と該ドレイン領域１０４の架け橋となるように図１ｂ
の如く島上にパターニングし、シリコン層１０５を形成
する。

【００２４】次に、図１ｃに示すように、該シリコン層
１０５にレーザービーム１０６を照射して結晶化する。 該レーザービーム１０６には、波長３０８ｎｍのＸｅｃ
ｌエキシマパルスレーザーを用いる。減圧化学気相成長
法により形成されたシリコン層の場合ビームアニール条
件は、パルスレーザーのパルス幅は５０ｎｓｅｃであり
、該シリコン層１０５の直前のパルスレーザーの個々の
パルスのエネルギー強度は２００〜６００ｍＪｃｍ−２
であり、より適当な強度としては３００〜４００Ｊｃｍ
−２である。該シリコン層１０５の同一箇所に照射され
るパルスの回数は複数回であっても構わない。ビームア
ニールしているとき、該シリコンソ層１０５の周辺の酸
素の分圧は１０−５ｍｍＨＧ以下である。あるいは、ビ
ームアニールしているとき、該シリコン層１０５の周辺
は、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅあるいはこれらの混
合ガスである不活性ガス雰囲気である。

【００２５】なぜならば、該シリコン層１０５の表面あ
るいはその近傍に酸素が存在すると、ビームアニールに
よって該シリコン層１０５の温度が上昇したとき、酸素
あるいは窒素が反応し不純物として該シリコン層中に取
り込まれ良好なシリコン層が得られない。よってシリコ
ン層をアニールするときには、できる限り真空中あるい
は不活性ガス雰囲気でアニールするとよい。ただし、レ
ーザーアニール後フッ酸などで結晶化したシリコン層の
表面を除去する場合には、酸素雰囲気窒素雰囲気あるい
は大気中でもビームアニール可能である。該レーザービ
ーム１０６はＸｅＣｌエキシマレーザーに限ることはな
く、ＡｒＦエキシマレーザー、ＫｒＦエキシマレーザー
、ＹＡＧレーザーなども利用することができる。

【００２６】該ビームアニールにより、図１ｄに示すよ
うにｉ型シリコン層は多結晶シリコン層１０７層になる
。

【００２７】次に、図１ｅに示すように、該ソース領域
１０３及び該ドレイン領域１０４及び該多結晶シリコン
層１０７を覆うようにゲート絶縁膜１０８を、例えば常
圧化学気相成長法によって、例えば基板温度３００℃で
例えば膜厚１５０ｎｍの二酸化珪素膜を被膜形成する。 該ゲート絶縁膜１０８の形成方法および形成材料は上記
に限られるものではない。例えば、電子サイクロトロン
共鳴ＣＶＤ法によってＳｉＯ２　を被着形成してもゲー
ト絶縁膜１０８として使用可能である。さらに、まず、
電子サイクロトロン共鳴法（ＥＣＲ法）によるＳｉＯ２
　を該ソース領域１０３および該ドレイン領域１０４お
よび該多結晶シリコン層１０７を覆うように被着形成し
、さらに常圧化学気相成長法によってＳｉＯ２　を被着
形成した。２層構造のゲート絶縁膜でも良い。

【００２８】次に、図１ｆに示すようにゲート電極１０
９を形成する。例えば不純物を導入したシリコン薄膜を
該ゲート絶縁膜を覆うように被着形成し、続いてパター
ニングする。該不純物が導入されたシリコン層としては
、リンを不純物として減圧化学気相成長法により形成さ
れたシリコン層や、ＰＥＣＶＤ法により形成されたリン
を含む非晶質のシリコン層などがある。該ゲート電極の
厚みは３００〜４００ｎｍである。図１ｆに示すように
、該ゲート電極１０９と該ソース領域１０３が、薄膜の
積層方向について重なりがないいわゆるオフセット構造
にする。

【００２９】例えば前記のようなイオン注入条件で、窒
素雰囲気中で６００℃で６０時間以上、もしくは７００
℃で２時間のアニールが必要である。歪点が６００℃前
後の安価なガラス基板上に薄膜トランジスタを製作する
には、前記熱アニールによる活性化は適当ではない。

【００３０】図２ｇに示すように、レーザービームによ
り該領域２０９および２１０に注入された不純物を活性
化する。レーザービーム条件は、波長３０８ｎｍ、半値
幅５０ｎｓのＸｅＣｌエキシマレーザーを、３００〜６
００ｍｊｃｍ−２のビームエネルギー強度で、大気中で
基板上に照射する。薄膜トランジスタに照射されるレー
ザービームのパルスの数は適当に複数回であっても良い
。 レーザービームによって活性化された該２０９および２
１０のシート抵抗は０．０１〜０．０５Ωｃｍ−１であ
り、薄膜トランジスタとして十分使用可能な抵抗値であ
る。レーザービームには前記のＸｅＣｌエキシマレーザ
ーに限ることなく、ＡｒＦエキシマレーザー、ＫｒＦエ
キシマレーザー、紫外線と同じ領域に波長を持つＹＡＧ
レーザーなどを不純物の活性化に用いることができる。 前記レーザービームの照射により、領域２０９および２
１０は、不純物を含む多結晶シリコン膜で構成されたソ
ース領域２１２およびドレイン領域２１３となる。

【００３１】また前記不純物の活性化のためのレーザー
ビームの照射により、不純物を含んだシリコン層によっ
て形成されたゲート電極も同時にアニールされ、抵抗が
減少する。シリコン層で形成されたゲート電極の厚みは
３００ｎｍ程度なのでレーザービームエネルギーは活性
シリコン層には到達しない。

【００３２】次に、層間絶縁膜２１４をゲート電極２０
７が形成された基板上に被着形成する。層間絶縁膜の材
料として、例えば、常圧化学気相成長法で形成された例
えば膜厚５００ｎｍのＳｉＯ２　がある。さらに、電子
サイクロトロン共鳴法、スパッタ法、減圧化学気相成長
法などにより形成されたＳｉＯ２　や、ＰＳＧ、ＳｉＮ
ｘを層間絶縁膜２１４としても良い。

【００３３】次に、図２ｈに示すように該ソース領域２
１２および該ドレイン領域２１３に該層間絶縁膜２１４
と該ゲート絶縁膜２０５を貫くようにコンタクト用の窓
部を設けた後、電極となる金属薄膜例えばアルミニウム
薄膜を被着形成し、パターニングしてソース電極２１５
およびドレイン電極２１６をそれぞれ形成する。薄膜ト
ランジスタを、アクティブマトリックス方式の液晶表示
体の絵素に用いる場合には、該ドレイン電極２１６の構
成材料として例えば、インジウム−スズの酸化物（ＩＴ
Ｏ）を材料にした透明電極を用いることができる。該Ｉ
ＴＯ薄膜をスパッタ法により被着形成し、パターンエッ
チングし、ついでソース電極材料であるアルミニウム薄
膜をスパッタ法により被着形成しパターンエッチングに
よりソース電極を形成する。

【００３４】次に、該ソース電極２１５および該ドレイ
ン電極２１６が形成された基板を覆うように、パッシベ
ーション膜２１７を例えば窒化膜を５０ｎｍを被着形成
する。該パッシベーション膜は一層に限ることはなく材
料が異なった薄膜を重ねた複数の層が積み重なったもの
でも良い。たとえば、まずスパッタ法によって厚さ２０
０ｎｍのＳｉＯ２　を該ソース電極２１５及びドレイン
電極２１６を覆うように被着形成し、続いて有機高分子
膜を被着形成してパッシベーション膜として用いること
もできる。該パッシベーション膜２１７は薄膜トランジ
スタの外界からの汚染を防止するために、さらにこの薄
膜トランジスタがアクティブマトリックス方式の液晶表
示体の絵素に用いられる場合には、液晶分子に薄膜トラ
ンジスタが発生する直流電圧の印加を低減する目的があ
る。

【００３５】さらにこの次に、水素を含んだ気体中で例
えば３００℃で１時間の熱処理を施して図２ｈのように
目的とする薄膜トランジスタを得る。ただし、パッシベ
ーション膜に３００℃で分解する有機高分子膜を使用す
る場合には、該有機高分子膜を形成する前に上記の水素
処理をすることが必要である。

【００３６】第３の実施例を図３に示す。

【００３７】図３ａ〜ｈは本発明に関わる薄膜トランジ
スタの製造工程を示す断面図である。本発明の薄膜トラ
ンジスタの製造工程の第３の実施例の図３ａから図３ｄ
までは第２の実施例の図２ａから図２ｄまでと同じであ
る。

【００３８】以下に本発明の第３の実施例の図３ｅから
説明する。

【００３９】図２ｅに示すようにゲート電極３０７を形
成する、例えばＣｒのような金属薄膜をスパッタ法ある
いは蒸着法により該ゲート絶縁膜を覆うように被着形成
し、続いてパターニングする。金属薄膜の引っ張り内部
用力が大きいときには、例えばＣｒの場合には厚みが３
００ｎｍの薄膜では引っ張り応力が大きく、段差部での
断線などの問題を生じる。そこでこのようなゲート電極
の場合は適宜厚みを薄くする必要がある。例えばＣｒに
よるゲート電極では厚みを１５０ｎｍ程度にするとよい
。しかしながら次の図３ｆのイオン打ち込みの工程で十
分イオンを阻止できなくなる。この理由で、該ゲート電
極上のレジスト３０８をパターニングの後に残しておく
。残ったレジストの厚みは５００ｎｍ以上でありイオン
注入の十分なマスクとなる。

【００４０】次に、図３ｆのように、該ゲート電極３０
７に対して自己整合的に該ゲート絶縁膜３０６を貫いて
イオン注入３０９する。製作する薄膜トランジスタがｎ
型の場合には、イオン種としてリンなどがある。例えば
、リンの場合、該ゲート絶縁膜３０６の厚さが１５０ｎ
ｍの場合、イオン注入する条件は加速電圧１２０ＫｅＶ
でイオン注入量が１×１０１５〜１×１０１６ｃｍ−３
　である。また、製作する薄膜トランジスタがｐ型の場
合には、イオン注入するイオン種として、ホウ素などが
ある。例えばホウ素の場合には、イオン注入する条件は
加速電圧４０ＫｅＶで、イオン注入量が１×１０１５〜
１×１０１６ｃｍ−３である。図３ｆに示すように、ゲ
ート電極３０７に対して自己整合的に不純物が注入され
た領域３１０および３１１が形成される。

【００４１】次に、該ゲート電極３０７上のレジスト３
０８を剥離する。

【００４２】次に該領域３１０および３１１に注入され
た不純物を活性化する。

【００４３】該オフセットの領域である３１０および３
１１のシリコン層の厚みが２５ｎｍ程度であると、イオ
ン注入にされた不純物を熱アニールによって活性化する
には、例えば前記のようなイオン注入条件で、窒素雰囲
気中で６００℃で６０時間以上、もしくは７００℃で２
時間のアニールが必要である。歪点が６００℃前後の安
価なガラス基板上に薄膜トランジスタを製作するには、
前記熱アニールによる活性化は適当ではない。

【００４４】図３ｇに示すように、レーザービーム３１
２により該領域３１０および３１１に注入された不純物
を活性化する。ビームアニール条件は、波長３０８ｎｍ
、半値幅５０ｎｓのＸｅＣｌエキシマレーザーを、３０
０〜６００ｍＪｃｍ−２のビームエネルギー強度で、基
板上に照射する。該レーザービーム３１２の照射によっ
て大気中の気体分子と反応する材料で、ゲート電極が構
成されている場合には、真空中あるいは不活性ガス中で
レーザービームを基板に照射する。薄膜トランジスタに
照射される該レーザービーム３１２のパルスの数は適当
に複数回であってもよい。該レーザービーム３１２によ
って活性化された該３１０および３１１のシート抵抗は
０．０１〜０．０５Ωｍ−１であり、薄膜トランジスタ
として十分使用可能な抵抗値である。レーザービームに
は前記のＸｅＣｌエキシマレーザーに限ることなく、Ａ
ｒＦエキシマレーザー、ＫｒＦエキシマレーザー、紫外
線と同じ領域に波長を持つＹＡＧレーザーなどを不純物
の活性化に用いることができる。前記レーザービームの
照射により、領域３１０および３１１は、不純物を含む
多結晶シリコン膜で構成されたソース領域３１３および
ドレイン領域３１４となる。

【００４５】また、前記不純物の活性化のためのレーザ
ービームの照射により、不純物を含んだシリコン層によ
って形成されたゲート電極も同時にアニールされ、抵抗
が減少する。シリコン層で形成されたゲート電極の厚み
は３００ｎｍ程度なのでレーザービームエネルギーは活
性シリコン層には到達しない。

【００４６】次に、層間絶縁膜３１５をゲート電極３０
７が形成された基板上に被着形成する。層間絶縁膜の材
料として、例えば、常圧化学気相成長法で形成された例
えば膜厚５００ｎｍのＳｉＯ２　がある。さらに、電子
サイクロトロン共鳴法、スパッタ法、減圧化学気相成長
法などにより形成されたＳｉＯ２　やＰＳＧ、ＳｉＮｘ
　を層間絶縁膜３１５としても良い。

【００４７】次に、図３ｈに示すように該ソース領域３
１３および該ドレイン領域３１４に該層間絶縁膜３１５
と該ゲート絶縁膜３０７を貫くようにコンタクト用の窓
部を設けた後、電極となる金属薄膜例えばアルミニウム
薄膜を被着形成し、パターニングしてソース電極３１５
およびドレイン電極３１６をそれぞれ形成する。薄膜ト
ランジスタを、アクティブマトリックス方式の液晶表示
体の絵素に用いる場合には、該ドレイン電極３１７の構
成材料として例えば、インジウム−スズの酸化物（ＩＴ
Ｏ）を材料にした透明電極を用いることができる。該Ｉ
ＴＯ薄膜をスパッタ法により被着形成し、パターンエッ
チングし、ついでソース電極材料であるアルミニウム薄
膜をスパッタ法により被着形成しパターンエッチングに
よりソース電極を形成する。

【００４８】次に、該ソース電極３１６および該ドレイ
ン電極３１７が形成された基板を覆うように、パッシベ
ーション膜３１８を例えば窒化膜を５０ｎｍを被着形成
する。該パッシベーション膜は一層に限ることはなく材
料が異なった薄膜を重ねた複数の層が積み重なったもの
でも良い。例えば、まずスパッタ法によって厚さ２００
ｎｍのＳｉＯ２　を該ソース電極３１６およびドレイン
電極３１７を覆うように被着形成し、続いて有機高分子
膜を被着形成してパッシベーション膜として用いること
もできる。該パッシベーション膜３１８は薄膜トランジ
スタの外界からの汚染を防止するために、さらにこの薄
膜トランジスタがアクティブマトリックス方式の液晶表
示体の絵素に用いられる場合には、液晶分子に薄膜トラ
ンジスタが発生する直流電圧の印加を低減する目的があ
る。

【００４９】さらにこの次に、水素を含んだ気体中で例
えば３００℃で１時間の熱処理を施して図３ｈのように
目的とする薄膜トランジスタを得る。ただし、パッシベ
ーション膜に３００℃で分解する有機高分子膜を使用す
る場合には、該有機高分子膜を形成する前に水素処理を
する必要がある。

【００５０】上記第３の実施例では自己整合型の薄膜ト
ランジスタの製造例であるが、該ドレイン電極３１２を
該ソース電極と同じ配線材料にして、ｎ型の薄膜トラン
ジスタとｐ型の薄膜トランジスタを同一基板上に形成し
、適当に各々の薄膜トランジスタのゲート電極とソース
電極あるいはドレイン電極を接続することによって、Ｃ
−ＭＯＳ回路を構成することができる。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明薄膜トラン
ジスタの製造方法は、ゲート絶縁膜を貫いてゲート電極
に対して自己整合的にイオン注入された不純物をレーザ
ービームにより活性化しているので、６００℃以下のプ
ロセスで、ソース電極とゲート電極、およびゲート電極
とドレイン電極の間の絶縁耐圧の高い、ゲート電極に対
して自己整合的な薄膜トランジスタを形成することがで
きる。

【００５２】さらに、レーザーによる不純物の活性化は
チャンネルの横方向の拡散距離が短いために、ゲート電
極とソース電極の間に生じる寄生容量と、ゲート電極と
ドレイン電極の間で生じる寄生容量が極めて小さいため
に、高速動作が可能な薄膜トランジスタを形成すること
ができる。

【００５３】また、本発明による薄膜トランジスタをア
クティブマトリックス型の液晶表示帯の絵素に用いる場
合には、前記寄生容量の少ない自己整合的な薄膜トラン
ジスタであるために、前記画面全体に渡って、色ムラ、
フリッカー、ゲート信号の遅延などのない良質な画像を
得ることができる。

【００５４】また、本発明の薄膜トランジスタの製造方
法では、不純物の活性化に熱アニールをしないため、絶
縁基板に安価なガラスを用いることができるため、大面
積の液晶表示体を製造することができる。

【００５５】さらに、レーザービームによる移動度の大
きな自己整合型の薄膜トランジスタによってＣ−ＭＯＳ
回路をガラス基板上に形成できる。よって、本発明によ
りアクティブマトリックス法の液晶表示体の駆動回路を
、絵素トランジスタが形成されている同一基板上に被着
形成できるので、アクティブマトリックス方式の安価な
液晶表示体を製造することができる。

【００５６】さらに、本発明は高性能の三次元素子の製
造似も適用可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の薄膜トランジスタの製造方法を実現す
る第１の実施例の工程図である。

【図２】本発明の薄膜トランジスタの製造方法を実現す
る第２の実施例の工程図である。

【図３】本発明の薄膜トランジスタの製造方法を実現す
る第３の実施例での工程図である。

【符号の説明】

１０１、２０１、３０１　　絶縁基板 １０２、２０２、３０２　　二酸化珪素膜１０３、２１
２、３１３　　ソース領域１０４、２１３、３１４　　
ドレイン領域１０５、２０３、３０３　　シリコン層１
０８、２０６、３０６　　ゲート絶縁膜１０６、１１３
、２０４、２１１、３０４、３１２　　レーザービーム １０７、２０５、３０５　　多結晶シリコン層１０９、
２０７、３０７　　ゲート電極１１１、１１２、２０９
、２１０、３１０、３１１　　不純物が注入された領域

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】絶縁基板上にシリコン層を被着形成する工
   程と、該シリコン層をエネルギービームによって結晶化
   する工程と外シリコン層をパターニングする工程と、絶
   縁薄膜を被着形成する工程と、該絶縁薄膜上にゲート電
   極を形成する工程と、該ゲート電極に対して自己整合的
   に該絶縁薄膜を通して該シリコン薄膜に不純物を注入す
   る工程と、レーザービームを照射することによって該不
   純物を活性化する工程とを含む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】前記エネルギービームとして、波長が紫外
   線と同じ領域にあることを特徴とする請求項１記載の薄
   膜トランジスタの製造方法。