JPH06112223A - 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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JPH06112223A
JPH06112223A JP25990092A JP25990092A JPH06112223A JP H06112223 A JPH06112223 A JP H06112223A JP 25990092 A JP25990092 A JP 25990092A JP 25990092 A JP25990092 A JP 25990092A JP H06112223 A JPH06112223 A JP H06112223A
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JP
Japan
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polycrystalline silicon
forming
thin film
film transistor
mask
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Application number
JP25990092A
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English (en)
Inventor
Koji Yamazaki
康二 山崎
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Seiko Epson Corp
Original Assignee
Seiko Epson Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】リーク電流を低減した薄膜トランジスタを均一
に再現性良く製造する方法を提供する。 【構成】基板上に第1の多結晶シリコンを形成する工程
と、ゲート絶縁膜を形成する工程と、ゲート電極となる
第2の多結晶シリコンを堆積する工程と、該第2の多結
晶シリコンをポジレジストを用いてパターニングする工
程と、該ポジレジストをマスクとしてイオン注入により
ソース及びドレイン領域に自己整合的に不純物をドープ
する工程と、該ポジレジストをマスクとして第2の多結
晶シリコンをさらにエッチングする工程と、層間絶縁膜
を形成する工程と、金属配線層を形成する工程を有する
薄膜トランジスタの製造方法。

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クス液
晶表示装置や密着型イメージセンサ等に用いられる薄膜
トランジスタの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の多結晶シリコンを用いた薄膜トラ
ンジスタは、多結晶シリコンより成るゲート電極をマス
クとしてイオン注入によりソース及びドレインを自己整
合的に形成したものが主流であった。しかしながら、こ
の様にして作製した薄膜トランジスタは、ドレイン近傍
に高電界が生じこれによりリーク電流が発生する。この
リーク電流は、薄膜トランジスタを液晶表示装置や密着
型イメージセンサに応用する場合不都合なものである。
リーク電流を低減するためには、ドレインとチャネルの
間に高抵抗層を挿入してドレイン近傍の高電界を緩和す
ることが有効であることが知られており、いくつかの作
製例が報告されている。高抵抗層を作り込む場合、ドレ
イン形成のイオン注入時のマスクをゲート電極ではなく
別のもので行う必要があり、このマスクの形成方法で技
術を分けることができる。1つは単結晶シリコンのIC
で一般的に用いられている技術で、ゲート電極の側璧に
絶縁膜を形成しこれをマスクとして利用する方法であ
る。別の方法としては、ゲート電極のパターニング後に
レジストマスクを形成する方法がある。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の技術に
は次の様な課題がある。まず絶縁膜をドレイン形成時の
マスクとして用いる方法では、高抵抗層の長さが絶縁膜
の厚さによって決まる。多結晶シリコンによる薄膜トラ
ンジスタでは高抵抗層の長さを1μm以上とする必要が
ある為、絶縁膜の形成及びエッチングの負荷が大きすぎ
る。次にレジストマスクを形成する方法においては、ソ
ース及びドレインの形成がゲート電極に対して自己整合
的に行なわれないため、薄膜トランジスタの特性にバラ
ツキが生じ易いという課題を有する。又、レジストマス
クとしてネガレジストを用いるとイオン注入時にレジス
トの収縮が起こり工程が不安定になるという課題があ
る。
【0004】そこで本発明は上記の様な課題を解決する
もので、1μm以上の高抵抗層を安定して作り込む製造
方法を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の薄膜トランジス
タの製造方法は、基板上に第1の多結晶シリコン層を形
成する工程と、ゲート絶縁膜を形成する工程と、ゲート
電極となる第2の多結晶シリコンを堆積する工程と、該
第2の多結晶シリコンをポジレジストを用いてパターニ
ングする工程と、該ポジレジストをマスクとしてイオン
注入によりソース及びドレイン領域に自己整合的に不純
物をドープする工程と、該ポジレジストをマスクとして
第2の多結晶シリコンをさらにエッチングする工程と、
層間絶縁膜を形成する工程と、金属配線層を形成する工
程を有することを特徴とする。
【0006】
【実施例】図1は本発明の実施例における薄膜トランジ
スタの断面図である。101は基板で、多結晶シリコン
で薄膜トランジスタを形成する場合は通常600℃以上
のプロセス温度となるため石英基板を用いることが多
い。プロセス温度が600℃以下とした場合コーニング
社製7059等のガラス基板を用いることが可能であ
る。102はソース、103はチャネル、104はドレ
インであり、何れも多結晶シリコンで形成されている。
105は多結晶シリコンの高抵抗層であり、プロセス上
不純物を全くドープしない場合とイオン注入により軽く
ドープした場合とがある。多結晶シリコンの薄膜トラン
ジスタにおいては、この高抵抗層の長さが1μm以上で
リーク電流の低減に効果がある。106はゲート絶縁膜
であり、通常は多結晶シリコンを熱酸化して形成したS
iO2 或いはHTOを用いる。107はゲート電極で、
不純物をドープして導電性にした多結晶シリコンにより
形成されている。108は層間絶縁膜でSiO2 膜をC
VD法により形成したものである。109は配線用の金
属でSiとCuを微量ドープしたAlである。液晶表示
装置に用いる場合、冗長性を持たせるためCrやMo等
の金属との多層構造にする場合もある。
【0007】次に、図2(a)〜(e)を用いて上記の
薄膜トランジスタの製造方法について説明する。まず基
板201上に減圧CVD法を用いて薄膜トランジスタの
活性層となる第1の多結晶シリコン202を堆積する。
堆積時の温度は300℃以上700℃以下、圧力は30
0Torr以下、原料はモノシラン或いはジシランを用
いる。次にフォトリソグラフィにより第1の多結晶シリ
コン202をパターニングする。次に1100℃以上の
酸素雰囲気中で第1の多結晶シリコン202を熱酸化す
ることによりゲート絶縁膜203を形成する。HTOを
用いる場合は、700℃以上でモノシランを原料として
制御性良くゲート絶縁膜を形成することができる。以上
の様にしてゲート絶縁膜までを形成した状態を図2
(a)に示す。この状態で第1の多結晶シリコンの厚さ
が200Å以上1000Å以下、ゲート絶縁膜203の
厚さが500Å以上2000Å以下となる様に、堆積時
の多結晶シリコンの厚さ及び熱酸化膜の厚さを制御す
る。次に、ゲート電極となる第2の多結晶シリコン20
4を第1の多結晶シリコンと同様に減圧CVD法により
形成する。その後、導電性をもたせるためPを熱拡散に
よりドープする。第2の多結晶シリコンの厚さは200
0Å以上5000Å以下、P拡散により抵抗率0.01
Ωcm以下にする。Pの熱拡散以外にもイオン注入によ
り不純物をドープすることもできる。又、PではなくA
sやB等の不純物を高濃度にドープしてもPと同様の効
果が得られる。次にゲート電極をパターニングするため
のマスクパターンをポジレジスト205を用いて形成す
る。この状態が図2(b)である。この状態で第2の多
結晶シリコンをエッチングして図2(c)の様にする。
エッチングはCF4 とO2 の混合ガスを用いたドライエ
ッチングにより行う。エッチングは硝酸と沸酸の混酸を
用いたウェットエッチングでも同様に行うことができ
る。エッチング後のアンダーカット量は1μm以下にす
ることが必要である。図2(c)の状態でPをイオン注
入し、ソース206及びドレイン207領域を形成す
る。イオン注入時の加速電圧は30keV以上200k
eV以下、ドーズ量は1×1014cm-2以上1×1016
cm-2以下である。Pの代わりにAsを用いても同様に
Nチャネルの薄膜トランジスタを形成することができる
が、Pチャネルの薄膜トランジスタを形成する場合はB
をイオン注入する。本発明の様にポジレジストを用いる
場合はレジストの変形は見られないが、ネガレジストを
用いた場合はイオン注入時にレジストが収縮するため不
純物の分布が不安定となり薄膜トランジスタの特性にば
らつきが生じる。次に図2(c)の状態で、ポジレジス
ト205をマスクとして第2の多結晶シリコン204を
エッチングする。この状態が図2(d)である。この様
にして形成されたゲート電極208とドレイン領域20
7との間にある第1の多結晶シリコンが高抵抗層210
となる。高抵抗層の長さが1μm以上3μm以下となる
様にエッチングを制御する必要がある。次にポジレジス
ト205を剥離した後、高抵抗層の抵抗率を制御する場
合はP或いはAsのイオン注入を行う。リーク電流低減
の目的のためには、このイオン注入は必ずしも必要では
ない。注入時の加速電圧は30keV以上200keV
以下、ドーズ量は1×1014cm-2以下で行う。次に層
間絶縁膜211であるSiO2をCVD法により形成す
る。堆積時の温度は300℃以上1000℃以下、圧力
は800Torr以下、原料はモノシラン或いはTEO
SとO2 又はO3 を用いる。この状態でN2 雰囲気中で
900℃以上のアニールを行い不純物の活性化を行う。
又、水素プラズマにさらすことで多結晶シリコン中の欠
陥がパッシベートされ薄膜トランジスタの特性が向上す
る。次にフォトリソグラフィでコンタクトホールを形成
した後、配線用の金属212を形成して図2(e)の様
に薄膜トランジスタが完成する。
【0008】以上の様にして作製した薄膜トランジスタ
の特性を図3に示す。薄膜トランジスタはNチャネルで
あり、チャネル長及びチャネル幅はそれぞれ5μm及び
20μmである。高抵抗層の長さは1.5μmである。
オフ電流は0.1pA以下、VDS=VGS=15V時のオ
ン電流は200μAである。また特性のばらつきは±1
0%以下と小さく、再現性も±10%下のばらつきの範
囲内である。
【0009】
【発明の効果】以上述べた様に本発明により製造した薄
膜トランジスタは、リーク電流即ちオフ電流が十分に低
減される。又、ゲート電極と自己整合的に高抵抗層を形
成するために、ソースとドレインを逆にした場合の対称
性が良い。又、イオン注入時のレジストマスクが変形し
ないため特性のばらつきが少なく、再現性も良いという
効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における薄膜トランジスタの概
略断面図。
【図2】本発明の実施例における薄膜トランジスタの製
造方法を示す概略断面図。
【図3】本発明の実施例におけるNチャネルの薄膜トラ
ンジスタの特性を示す図。
【符号の説明】
101 基板 102 ソース 103 チャネル 104 ドレイン 105 高抵抗層 106 ゲート絶縁膜 107 ゲート電極 108 層間絶縁膜 109 配線金属 201 基板 202 多結晶シリコン 203 ゲート絶縁膜 204 多結晶シリコン 205 ポジレジスト 206 ソース 207 ドレイン 208 ゲート電極 209 チャネル 210 高抵抗層 211 層間絶縁膜 212 配線金属

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に第1の多結晶シリコン層を形成す
    る工程と、ゲート絶縁膜を形成する工程と、ゲート電極
    となる第2の多結晶シリコンを堆積する工程と、該第2
    の多結晶シリコンをポジレジストを用いてパターニング
    する工程と、該ポジレジストをマスクとしてイオン注入
    によりソース及びドレイン領域に自己整合的に不純物を
    ドープする工程と、該ポジレジストをマスクとして第2
    の多結晶シリコンをさらにエッチングする工程と、層間
    絶縁膜を形成する工程と、金属配線層を形成する工程を
    有することを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
JP25990092A 1992-09-29 1992-09-29 薄膜トランジスタの製造方法 Pending JPH06112223A (ja)

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