JPH04336468A - 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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JPH04336468A
JPH04336468A JP10785291A JP10785291A JPH04336468A JP H04336468 A JPH04336468 A JP H04336468A JP 10785291 A JP10785291 A JP 10785291A JP 10785291 A JP10785291 A JP 10785291A JP H04336468 A JPH04336468 A JP H04336468A
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JP
Japan
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film
layer
gate electrode
resist
source
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP10785291A
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English (en)
Inventor
Michiko Takei
美智子 竹井
Yasuyoshi Mishima
康由 三島
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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】本発明は液晶表示装置等に用いら
れる薄膜トランジスタ(thin−film tran
sis−tor:TFT)マトリックスに係り,とくに
,コプレーナ型のTFT におけるゲート電極の形成方
法に関する。
【0002】
【従来の技術】TFT マトリックスを用いた表示装置
は, 各画素ごとにトランジスタスイッチが設けられる
ために, 半選択時におけるクロストークが完全に排除
され, すぐれた表示品質が得られる。とくに,TFT
マトリックスを有する液晶表示装置(LCD) におい
ては, 同一基板上にTFT から成るドライバ回路を
形成するすることができる。また, 背面側の基板上に
TFT マトリックスを形成することにより, 表示側
の基板上に形成される電極は, これに印加する電圧が
画素のアドレス制御とは無関係になるため, ストライ
プ状に成形する必要がなくなる。したがって, 透明電
極の抵抗値に対する制約が大幅に緩和されるため, 高
解像度の向上が可能となる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】TFT を構成する能
動層としては, 通常, アモルファスシリコン(a−
Si)に比べて移動度の大きいポリシリコン(poly
−Si) の層を用い, また, ゲート電極としては
, アルミニウム層が用いられている。そして, ゲー
ト電極をマスクとして能動層に不純物をイオン注入して
, ソース領域およびドレイン領域が形成される。この
組み合わせにおいては, ソース・ドレイン不純物を活
性化するための熱処理温度を450 ℃以下にしなけれ
ばならず, その結果, 活性化が充分に行われない問
題があった。上記熱処理温度に対する制約は,450℃
以上ではアルミニウムゲート電極が劣化したり,あるい
は,アルミニウムによるゲート絶縁層の突き抜けが生じ
るためである。
【0004】ゲート電極を形成する前にソース・ドレイ
ン不純物の注入および活性化を行う方法は, ゲート電
極をマスクとして自己整合的にソースおよびドレイン領
域を形成することができず, これらをパターニングす
るためのマスクの位置ずれに起因するTFT 特性のバ
ラツキや工程数の増大を招く結果となるので好ましくな
い。
【0005】また, アルミニウムの代わりに, タン
グステン等の高融点金属を用いてゲート電極を形成する
ことが考えられるが, 例えばタングステン層をパター
ニングするための通常のエッチング方法においては, 
レジストマスクとの間に充分な選択比がないため, 寸
法精度のよいゲート電極を形成できない。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記従来の問題点は, 
基板の一表面に半導体から成る第1の膜と絶縁体から成
る第2の膜および高融点金属膜の選択的気相成長の核と
なる第3の膜を順次形成し, 前記基板表面に画定され
た複数の素子形成領域の各々においてゲート電極が形成
される領域を選択的にマスクするレジスト膜を該第3の
膜上に形成したのち該レジスト膜から表出する該第3の
膜を選択的にエッチングし, エッチングされた該第3
の膜から表出する該第2の膜を通して該第1の膜に不純
物をイオン注入してソース領域およびドレイン領域を形
成し, 該エッチングされた第3の膜を表出させるため
に該レジスト膜を除去し, 表出した該第3の膜上に高
融点金属膜を選択的に化学気相成長させてゲート電極を
形成する諸工程を含むことを特徴とする本発明に係るT
FT の製造方法, または, 基板の一表面に半導体
から成る第1の膜と絶縁体から成る第2の膜および高融
点金属膜の選択的気相成長の核となる第3の膜を順次形
成し, 前記基板表面に画定された複数の素子形成領域
の各々においてゲート電極が形成される領域を選択的に
マスクするレジスト膜を該第3の膜上に形成したのち該
レジスト膜から表出する該第3の膜および第2の膜を順
次選択的にエッチングして該第1の膜を表出し, エッ
チングされた該第3の膜から表出する該第1の膜に不純
物を注入してソース領域およびドレイン領域を形成し,
該エッチングされた第3の膜を表出させるために該レジ
スト膜を除去し, 表出した該第3の膜上に高融点金属
膜を化学気相成長させてゲート電極を形成する諸工程を
含むことを特徴とする本発明に係るTFT の製造方法
によって解決される。
【0007】
【作用】図1は本発明の原理説明図であって, 同図(
a) に示すように,透明基板1上に, 能動層となる
a−Si層2と, ゲート絶縁層3と, タングステン
の選択成長の核となる,例えばa−Si層4とを堆積し
, a−Si層4をゲート電極の形状にパターニングし
たのち, レジスト層5をマスクとてし, 第1のa−
Si層にソース・ドレイン不純物をイオン注入する。次
いで,同図(b) に示すように, レジスト層5を除
去し,表出したa−Si層4上に, 例えば化学気相成
長(CVD) 法を用いて, タングステン層6を選択
成長させる。これにより, タングステン層6から成る
ゲート電極が, ソースおよびドレイン領域と自己整合
的に形成される。
【0008】また, 上記のようにして形成されたタン
グステンゲート電極は,ソース・ドレイン不純物を充分
に活性化するに必要な温度, すなわち500 〜60
0 ℃における熱処理においても, アルミニウムゲー
ト電極におけるような劣化やゲート絶縁層の突き抜けの
問題を生じない。なお, a−Si層2は, 上記ソー
ス・ドレイン不純物の活性化熱処理によって, pol
y−Si 層に転換する。また, タングステンの選択
成長の核となったa−Si層4は, 上記活性化熱処理
において合金化するため, タングステン層6との界面
が不明瞭となる。
【0009】
【実施例】図2本発明の一実施例の工程を説明するため
の要部断面図であって, 例えば石英ガラスから成る透
明基板1上に, 周知の減圧CVD 法を用いて, 厚
さ100nm のa−Si層2を成長させる。a−Si
は,poly−Siよりも低温でCVD 成長できる。 本実施例においては,400℃で成長を行った。そのの
ち, a−Si層2上に,SiO(一酸化珪素)から成
る厚さ150 nmのゲート絶縁層3, および, 厚
さ40nmのa−Si層4を連続して堆積する。SiO
 ゲート絶縁層3の堆積は, 周知の減圧CVD(化学
気相成長)法等により, また, a−Si層4の堆積
はプラズマCVD 法等を適宜用いて行えばよい。
【0010】次いで, 同図(b) に示すように, 
a−Si層4上に, ゲート電極形成領域を覆うレジス
ト層5を形成し, レジスト層5をマスクとしてa−S
i層4を選択的にエッチングする。このエッチングは,
 周知のドライエッチングまたはウエットエッチングる
いずれを用いて行ってもよい。そののち, レジスト層
5から表出する領域におけるa−Si層2に対して, 
ゲート絶縁層3を通して, ソース・ドレイン不純物を
イオン注入する。この不純物として燐(P) を用いる
場合のイオン注入条件の一例は, 加速電圧120Ke
V, ドーズ量3×1015個/cm−2である。
【0011】次いで, レジスト層5を除去したのち,
 同図(c) に示すように, a−Si層4上に厚さ
200nm のタングステン層6を選択成長させる。こ
の成長条件の一例は, 基板温度を280 ℃とし, 
成長原料ガスとしては, H2で希釈された流量10S
CCMの6弗化タングステン(WF6) と流量6SC
CMのシラン(SiH4)の混合ガスを用いた。この条
件においては, ゲート絶縁層3上にはタングステンが
成長しない。タングステン層6はa−Si層4と反応し
ながら成長するため,200nmのタングステン層6を
成長させるためには, a−Si層4の厚さとして40
nm程度が必要である。
【0012】上記ののち, 真空容器内に窒素ガスを流
しながら, 基板を600 ℃で2時間熱処理する。こ
れにより, 前記不純物が活性化され, ソース領域お
よびドレイン領域(いずれも図示省略)が形成される。 この熱処理において, a−Si層2はpoly−Si
に転換する。
【0013】次いで, 同図(d) に示すように, 
タングステン層6を覆う, 例えばSiO から成る厚
さ300nm の絶縁層7を堆積したのち, タングス
テン層6から成るゲート電極および前記ソース領域およ
びドレイン領域を表出する開口を絶縁層7に形成する。 そして, 絶縁層7上に厚さ200nm のアルミニウ
ム層を堆積し, これをパターニングして, ゲート配
線8およびソース・ドレイン電極9を形成して, 本発
明に係るTFT が完成する。
【0014】図3は本発明の別の実施例の工程を説明す
るための要部断面図であって, 同図(a) に示すよ
うに, 石英から成る透明基板1上に, 前記実施例と
同様にして, 厚さ100nm のa−Si層2と, 
SiO2から成る厚さ150nm のゲート絶縁層31
と, 厚さ40nmのa−Si層4とを順次堆積する。 そして, ゲート電極形成領域を覆うレジスト層5を形
成したのち, レジスト層5から表出するa−Si層4
およびゲート絶縁層31を順次選択的にエッチングする
。このエッチングは, 周知のドライエッチングまたは
ウエットエッチングのいずれを用いて行ってもよい。そ
ののち, レジスト層5から表出する領域におけるa−
Si層2に対して, ソース・ドレイン不純物を注入す
る。
【0015】本実施例の場合にはa−Si層2が露出し
ているので,上記不純物の注入方法としては, イオン
注入法以外に, イオンを質量分離しない, いわゆる
イオンドーピング法またはプラズマドーピング法を用い
ることができる。例えばイオンドーピング法による注入
条件の一例は, 前記不純物として燐(P) を用いる
として, 加速電圧5KeV,ドーズ量1×1015個
/cm−2である。
【0016】次いで, レジスト層5を除去したのち,
 同図(b) に示すように, a−Si層4上に厚さ
200nm のタングステン層6を選択成長させる。こ
の成長条件は前記実施例と同様でよい。本実施例におい
ては, ゲート電極形成領域の周囲に表出しているa−
Si層2上にも例えばタングステン層61が成長する。 タングステン層61はa−Si層2と反応しながら成長
するため, a−Si層2の厚さが60nm程度に減少
する。
【0017】上記ののち, 真空容器内に窒素ガスを流
しながら, 基板を550 ℃で4時間熱処理する。こ
れにより, 前記不純物が活性化され, ソース領域お
よびドレイン領域(いずれも図示省略)が形成される。 この熱処理において, a−Si層2はpoly−Si
に転換する。
【0018】次いで, 同図(c) に示すように, 
タングステン層6および61を覆う, 例えばSiO 
から成る厚さ500nm の絶縁層7を堆積したのち,
 タングステン層6から成るゲート電極および前記ソー
ス領域およびドレイン領域上のタングステン層61を表
出する開口を絶縁層7に形成する。そして, 絶縁層7
上に厚さ200nm のアルミニウム層を堆積し, こ
れをパターニングして, ゲート配線8およびソース・
ドレイン電極9を形成して, 本発明に係るTFT が
完成する。
【0019】なお, 図3(b) から明らかなように
, タングステン層6とタングステン層61とが分離し
て形成されるように, ゲート絶縁層31の厚さは, 
タングステン層61の厚さより充分大きくしておくこと
が必要である。
【0020】上記両実施例においては, タングステン
層6を選択成長させる核となる層としてa−Si層を用
いたが, その他ポリシリコン等から成る層を用いても
よい。 また,タングステン層6の代わりに, チタン等の高融
点金属層を用いてもよい。さらに, ゲート絶縁層3ま
たは31として,SiOx 膜やSi3N4 膜を用い
てもよく, これら膜の形成方法として, CVD 法
, スパッタリング法等の周知の技術を適宜用いればよ
い。
【0021】
【発明の効果】本発明によれば, ゲート電極の耐熱性
金属で構成することにより, アルミニウムゲート電極
のような劣化やゲート絶縁層に対する突き抜け等の問題
が解消され, ソース・ドレイン不純物に対して充分な
活性化熱処理を行うことができ, 低いソース・ドレイ
ン抵抗を有する特性のすぐれたTFT を形成可能とす
る効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】  本発明の原理説明図
【図2】  本発明の一実施例の工程説明図
【図3】 
 本発明の別の実施例の工程説明図
【符号の説明】
1  透明基板                  
    6, 61  タングステン層 2, 4  a−Si層              
      7  絶縁層3, 31  ゲート絶縁層
              8  ゲート配線5  
レジスト層                    
9  ソース・ドレイン電極

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  基板の一表面に半導体から成る第1の
    膜と絶縁体から成る第2の膜および高融点金属膜の選択
    的気相成長の核となる第3の膜を順次形成する工程と,
    前記基板表面に画定された複数の素子形成領域の各々に
    おいてゲート電極が形成される領域を選択的にマスクす
    るレジスト膜を該第3の膜上に形成したのち該レジスト
    膜から表出する該第3の膜を選択的にエッチングする工
    程と,エッチングされた該第3の膜から表出する該第2
    の膜を通して該第1の膜に不純物をイオン注入してソー
    ス領域およびドレイン領域を形成する工程と,該エッチ
    ングされた第3の膜を表出させるために該レジスト膜を
    除去する工程と,表出した該第3の膜上に高融点金属膜
    を選択的に化学気相成長させてゲート電極を形成する工
    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】  基板の一表面に半導体から成る第1の
    膜と絶縁体から成る第2の膜および高融点金属膜の選択
    的気相成長の核となる第3の膜を順次形成する工程と,
    前記基板表面に画定された複数の素子形成領域の各々に
    おいてゲート電極が形成される領域を選択的にマスクす
    るレジスト膜を該第3の膜上に形成したのち該レジスト
    膜から表出する該第3の膜および第2の膜を順次選択的
    にエッチングして該第1の膜を表出する工程と,エッチ
    ングされた該第3の膜から表出する該第1の膜に不純物
    を注入してソース領域およびドレイン領域を形成する工
    程と,該エッチングされた第3の膜を表出させるために
    該レジスト膜を除去する工程と,表出した該第3の膜上
    に高融点金属膜を化学気相成長させてゲート電極を形成
    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。
  3. 【請求項3】  不純物イオンを質量分離しないで前記
    第1の膜に対する前記不純物の注入を行うことを特徴と
    する請求項2記載の薄膜トランジスタの製造方法。
  4. 【請求項4】  各々の前記素子形成領域を分離する手
    段を該第1の膜に形成する工程を含むことを特徴とする
    請求項1または2記載の薄膜トランジスタの製造方法。
JP10785291A 1991-05-14 1991-05-14 薄膜トランジスタの製造方法 Withdrawn JPH04336468A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6333250B1 (en) 1998-12-28 2001-12-25 Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. Method of forming gate electrode in semiconductor device
US6340629B1 (en) 1998-12-22 2002-01-22 Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. Method for forming gate electrodes of semiconductor device using a separated WN layer
US6468914B1 (en) 1998-12-29 2002-10-22 Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. Method of forming gate electrode in semiconductor device
JP2011181957A (ja) * 2011-05-23 2011-09-15 Seiko Epson Corp 半導体装置の製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US6340629B1 (en) 1998-12-22 2002-01-22 Hyundai Electronics Industries Co., Ltd. Method for forming gate electrodes of semiconductor device using a separated WN layer
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