JPH04326770A - 薄膜トランジスタ - 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】本発明は薄膜トランジスタに関し
、特に製造工程を簡略化した薄膜トランジスタに関する
。

【０００２】

【従来の技術およびその問題点】従来、アクティブマト
リックス型液晶表示装置などに用いられている薄膜トラ
ンジスタには、画素電極となる透明導電膜がトランジス
タの上方に位置するタイプのものとトランジスタの下方
に位置するタイプのものとがあるが、それぞれ図５およ
び図６に示すような方法で製造されていた。

【０００３】すなわち、図５に示すように、画素電極が
トランジスタの下方に位置するものでは、まず、同図（
ａ）に示すように、ガラスなどから成る絶縁基板２１上
に、画素電極となる酸化インジウム錫（ＩＴＯ）層２２
とゲート電極となるクロム（Ｃｒ）層２３とを真空蒸着
法やスパッタリング法などにより形成し、クロム層２３
をエッチング法などにより所定のパターンに形成する。 次に、同図（ｂ）に示すように、酸化インジウム錫層２
２をエッチング法などにより、所定のパターンに形成す
る。次に、同図（ｃ）に示すように、ゲート絶縁膜とな
る酸化タンタル層（ＴａＯＸ　）２４および窒化シリコ
ン層（Ｓｉｘ　Ｎｙ　）２５、チャネル領域となるノン
ドープ半導体層２６、およびエッチングのストッパーと
して作用する窒化シリコン層２７を形成する。次に、同
図（ｄ）に示すように、窒化シリコン膜２７がゲート絶
縁膜２３上にだけ残るようにエッチング法などで所定の
パターンに形成する。次に、同図（ｅ）に示すように、
電極とのオーミックコンタクトをとるためのｎ＋　型半
導体層２８を形成する。次に、同図（ｆ）に示すように
、トランジスタの側部に例えばエッチング法などにより
コンタクトホール２９を形成する。次に、同図（ｇ）に
示すように、ソース・ドレイン電極となる珪化モリブデ
ン（ＭｏＳｉ）層３０とアルミニウム層３１を真空蒸着
法やスパッタリング法で形成する。次に、同図（ｈ）に
示すように、ゲート電極２３上のアルミニウム層３１、
珪化モリブデン層３０、ｎ＋　型半導体層２８をフッ化
水素と硝酸の水溶液を用いたエッチング法などで除去し
て分離することにより、オーミックコンタクト層を形成
する。このエッチングの際には、窒化シリコン膜２７が
エッチングのストッパーとなる。最後に窒化シリコンな
どから成るパシベーション膜３２を形成して完成する。 上述の薄膜トランジスタの製造方法では、図５の（ａ）
（ｂ）（ｄ）（ｆ）（ｈ）の各工程でエッチングを行う
ことから、フォトマスクは５枚必要である。

【０００４】また、図６に示す画素電極がトランジスタ
の上方に位置するものでは、まず、同図（ａ）に示すよ
うに、ガラスなどから成る絶縁基板５１上に、ゲート電
極となるタンタル（Ｔａ）膜５２を形成してエッチング
法などにより所定のパターンにする。次に、同図（ｂ）
に示すように、タンタル膜５２の表面を陽極酸化して、
酸化タンタル（ＴａＯｘ　）膜５３を形成する。次に、
同図（ｃ）に示すように、窒化シリコンなどから成る第
１の絶縁膜５４、チャネル領域となるノンドープ半導体
膜５５、および窒化シリコンなどから成る第２の絶縁膜
５６を形成する。第１の絶縁膜５４はゲート絶縁膜とな
り、第２の絶縁膜５６はエッチングのストッパー層とな
る。次に、同図（ｄ）に示すように、ゲート電極５２上
にのみ第２の絶縁膜５６が残るように、第２の絶縁膜５
６の大部分をエッチング除去する。次に、同図（ｅ）に
示すように、電極とのオーミックコンタクトをとるため
のｎ＋　型半導体層５７を形成する。次に、同図（ｆ）
に示すようにｎ＋　型半導体層５７とノンドープ半導体
層５５の周辺部をエッチング法などにより除去する。次
に、同図（ｇ）に示すように、ソース・ドレイン電極と
なるチタン（Ｔｉ）などから成る金属膜５８を形成して
、エッチング法などによりパターニングする。なお、こ
の工程では、後述する透明導電膜５９が半導体層５５、
５７と接触しないようにするために、半導体層５５、５
７の周辺部がチタンから成る金属膜５８で完全に被覆さ
れるように金属膜５８をパターニングする。次に、同図
（ｈ）に示すように、画素電極となる透明導電膜５９を
形成して、エッチング法によりパターニングする。最後
に、同図（ｉ）に示すように、窒化シリコン膜などから
成るパシベーション膜６０を形成して完成する。この図
５に示す薄膜トランジスタの形成方法では、（ａ）（ｄ
）（ｆ）（ｇ）（ｈ）の各工程でフォトマスクが必要で
ある。

【０００５】なお、従来の薄膜トランジスタの製造工程
において、窒化シリコン膜などから成るエッチングのス
トッパー層を設けてエッチングを行う理由は、ノンドー
プ半導体層がオーバーエッチングによって消失しないよ
うに保護するとともに、ｎ＋　型半導体層を完全に除去
してＯＦＦ抵抗を大きくするためである。

【０００６】上述のように、従来の薄膜トランジスタの
製造方法では、フォトマスクを多く使うために、フォト
プロセスに時間がかかり量産性が悪いという問題があっ
た。

【０００７】

【発明の構成】本発明は、このような問題点に鑑みて案
出されたものであり、絶縁基板上にゲート電極、ゲート
絶縁膜、および半導体膜を順次形成するとともに、この
半導体膜上にソース電極とドレイン電極を形成した薄膜
トランジスタにおいて、前記半導体膜が高濃度に水素を
含有する領域を有することを特徴とする薄膜トランジス
タが提供される。

【０００８】

【作用】本発明によれば、半導体膜が高濃度に水素を含
有する領域を有することから、半導体膜内でエッチング
レートを異ならしめることができ、もってエッチングの
際のストッパー層を格別に設ける必要がなく、フォトプ
ロセス工程を簡略化させた薄膜トランジスタを提供する
ことができる。

【０００９】

【実施例】以下、本発明を添付図面に基づき詳細に説明
する。図１は本発明に係る薄膜トランジスタを示す断面
図であり、１はガラスなどから成る絶縁基板である。

【００１０】前記絶縁基板１上にはゲート電極２が形成
されており、このゲート電極２上には酸化タンタル膜（
ＴａＯｘ　）３と窒化シリコン膜（Ｓｉｘ　Ｎｙ　）４
とから成るゲート絶縁膜、およびノンドープ半導体膜５
が順次積層されている。このノンドープ半導体層５上に
は、ソース・ドレイン電極７がそれぞれ分離して形成さ
れており、ソース・ドレイン電極７と半導体層５との間
には、オーミックコンタクトをとるためのｎ＋　型半導
体層６が設けられている。なお、ゲート絶縁膜３、４は
、窒化シリコン膜４の一層構造のものでもよい。

【００１１】前記半導体膜５中には、高濃度に例えば２
５ｖｏｌ％以上に水素を含有する領域５ａが設けられて
いる。すなわち、半導体層５は、プラズマＣＶＤ法で基
板温度を２００℃前後に維持して形成するが、原料ガス
としてモノシラン（ＳｉＨ４　）を用いた場合、半導体
層中には約１５ｖｏｌ％前後の水素を含有することにな
る。一方、原料ガスとしてジシラン（Ｓｉ２　Ｈ６　）
を用いた場合は、成長レートが高くなり、且つ膜中の水
素量を増加させることができる。具体的には、成長レー
ト、ガスの流量比、基板温度などの条件によって、１５
〜５０％の範囲で変化させることが可能である。

【００１２】半導体膜中の水素含有量とエッチングレー
トとの関係を図２に示す。図２は、弗酸（ＨＦ）：硝酸
（ＨＮＯ３　）：酢酸（ＣＨ３　ＣＯＯＨ）＝１：１０
：ｘのエッチング液を用いてエッチングレート（Å／ｓ
）を調べたものであり、図中の●印の線は水素含有量が
１５〜２０ｖｏｌ％の半導体膜のエッチングレートを示
し、図中の□印は水素含有量が３０〜５０ｖｏｌ％の半
導体膜のエッチングレートを示している。このように、
半導体膜中の水素含有量とエッチング液の組成（特に酢
酸の組成比ｘ）との組合せによってエッチングレートが
異なり、半導体層のエッチングの選択性が得られること
がわかる。すなわち、高濃度に水素を含有する領域５ａ
は、弗酸・硝酸・酢酸の混合液に対して強い耐性を示し
、半導体膜５のその他の領域とのエッチングの選択性が
大きい。特に、酢酸の組成比ｘを４以上にすると顕著な
選択性が得られる。

【００１３】したがって、本発明では、図３（ａ）に示
すように、ノンドープ半導体膜５を形成する際に、例え
ば厚み４００Å程度まで原料ガスとしてモノシランを用
い、その後ジシランに変更して１００Å堆積させて高濃
度に水素を含有する領域５ａを形成し、その後モノシラ
ンとｎ型不純物となるフォスフィン（ＰＨ３　）で燐を
０．５％程度含有するｎ＋　型半導体層６を形成する。 また、図３（ｂ）に示すように、ノンドープ半導体膜５
をプラズマＣＶＤ法で形成する際に、２００Å程度まで
はモノシランで行い徐々にジシランに切り換えて４００
Å程度以降は完全にジシランで行うことによって高濃度
に水素を含有する領域５ａを形成し、その後モノシラン
とｎ型不純物となるフォスフィンでｎ＋　型半導体層６
を形成する。さらに、図３（ｃ）に示すように、ノンド
ープ半導体層５の３００〜４００Åの程度のところでジ
シランを使用し、その他はシランを使用して高濃度に水
素を含有する領域５ａを形成し、その後モノシランとｎ
型不純物となるフォスフィンでｎ＋　型半導体層６を形
成する。

【００１４】上記いずれの方法によっても、ノンドープ
半導体膜５とｎ＋型半導体層６との間、またはノンドー
プ半導体層５の中でエッチングの選択性が得られ、高濃
度に水素を含有する領域５ａをエッチングのストッパー
層として機能させることができる。次に、上述の薄膜ト
ランジスタの製造方法を図４に基づいて説明する。

【００１５】まず、同図（ａ）に示すように、ゲート電
極となる金属膜２を真空蒸着法やスパッタリング法で厚
み２０００Å程度に形成して、エッチング法などにより
パターニングする。この金属膜２としては、アルミニウ
ム（Ａｌ）、クロム（Ｃｒ）、タンタル（Ｔａ）などが
好適に用いられる。また、エッチング液としては、アル
ミニウムをエッチングする場合は燐酸が、クロムをエッ
チングする場合は硝酸第二セリウムアンモニウム水溶液
が、タンタルをエッチングする場合は弗硝酸などが好適
に用いられる。

【００１６】次に、同図（ｂ）に示すように、酸化タン
タル膜３、ゲート絶縁膜となる窒化シリコン膜４、チャ
ネル領域となるノンドープ半導体層５、ｎ＋　型半導体
層６、およびソース・ドレイン電極となるチタン（Ｔｉ
）などから成る金属層７を順次積層する。

【００１７】酸化タンタル膜３は、例えば陽極酸化法な
どで厚み２０００Å程度に、窒化シリコン膜６は例えば
プラズマＣＶＤ法などで厚み２０００Å程度に、ノンド
ープ半導体層５は例えばプラズマＣＶＤ法などで厚み５
００Å程度に、ｎ＋　型半導体層６は例えばプラズマＣ
ＶＤなどで厚み１０００Å程度に、ソース・ドレイン電
極層７は真空蒸着法またはスパッタリング法などで厚み
４０００Å程度にそれぞれ形成される。

【００１８】次に、同図（ｃ）に示すように、ゲート電
極２上部周辺の金属層７、ｎ＋　型半導体層６、および
ノンドープ半導体層５をそれぞれエッチング除去する。 この場合、弗硝酸などのエッチング液が用いられる。

【００１９】次に、同図（ｄ）に示すように、酸化錫な
どから成る透明導電膜８をスッパタリング法により厚み
１０００Å程度に形成する。

【００２０】次に、図１に示すように、ゲート電極２上
の透明導電膜８、金属層７、およびｎ＋　型半導体層６
をエッチング除去する。透明導電膜８をエッチングする
場合は、例えば亜鉛を触媒として塩硝酸系エッチング液
が、また金属層７とｎ＋　型半導体層６をエッチングす
る場合は、例えば弗酸（ＨＦ）、硝酸（ＨＮＯ３　）、
酢酸（ＣＨ３　ＣＯＯＨ）の混合液などから成るエッチ
ング液が用いられる。

【００２１】この場合、ノンドープ半導体層５の上部近
傍に高濃度に水素を含有する領域５ａが設けられている
ことから、この領域５ａがエッチングの際のストッパー
として作用する。

【００２２】最後に、図１に示す窒化シリコン膜などか
ら成るパシベーション膜１０を形成して薄膜トランジス
タが完成する。

【００２３】

【発明の効果】以上のように、本発明に係る薄膜トラン
ジスタによれば、絶縁基板上にゲート電極、ゲート絶縁
膜、および半導体膜を順次形成するとともに、この半導
体膜上にソース電極とドレイン電極を形成した薄膜トラ
ンジスタにおいて、前記半導体膜が高濃度に水素を含有
する領域を有することから、半導体膜内でエッチングレ
ートを異ならしめることができ、もってエッチングの際
のストッパー層を格別に設ける必要がなく、フォトプロ
セス工程を簡略化させた薄膜トランジスタを提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る薄膜トランジスタを説明するため
の図

【図２】水素含有量の相違による半導体層のエッチング
レートの相違を説明するための図

【図３】本発明の半導体層中への水素の含有のさせ方を
説明するための図

【図４】本発明に係る薄膜トランジスタの製造方法を説
明するための図

【図５】従来の薄膜トランジスタの製造工程を説明する
ための図

【図６】従来の他の薄膜トランジスタの製造工程を説明
するための図

【符号の説明】

１：絶縁基板 ２：ゲート電極 ４：ゲート絶縁膜 ５：半導体層 ５ａ：高濃度に水素を含有する領域 ７：ソース・ドレイン電極

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　絶縁基板上にゲート電極、ゲート絶縁
   膜、および半導体膜を順次形成するとともに、この半導
   体膜上にソース電極とドレイン電極を形成した薄膜トラ
   ンジスタにおいて、前記半導体膜が高濃度に水素を含有
   する領域を有することを特徴とする薄膜トランジスタ。