JPH0691106B2 - 絶縁ゲート型トランジスタの製造方法 - Google Patents

絶縁ゲート型トランジスタの製造方法

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JPH0691106B2
JPH0691106B2 JP62302366A JP30236687A JPH0691106B2 JP H0691106 B2 JPH0691106 B2 JP H0691106B2 JP 62302366 A JP62302366 A JP 62302366A JP 30236687 A JP30236687 A JP 30236687A JP H0691106 B2 JPH0691106 B2 JP H0691106B2
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Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は半導体素子、とりわけ絶縁ゲート型トランジス
タおよびその製造方法に関するものであり、マトリクス
型画像表示装置において有用である。
従来の技術 近年の微細加工技術および材料技術、さらには高密度実
装技術等の進歩により2〜6インチと小型ではあるが液
晶パネルによってテレビ画像を提供することが可能とな
り、一部は商品化されている。液晶パネルでは画素毎に
スイッチング素子を内蔵した、言わゆるアクティブ型に
なると高いコントラスト比も得られ、ほぼCRTと同等の
画質が実現している。
このような液晶パネルはマトリクス型画像表示装置とも
呼ばれるが、その理由は提供される画面が縦(走査)方
向には120〜480本の走査線と横方向には240〜720本の信
号線との交点に独立した非常に多くの画素が配列(行
列)しているからである。
さてスイッチング素子にはMIM(金属−酸化膜−金属)
やダイオードなどの2端子素子とTFT(薄膜トランジス
タ)のような3端子素子があり、なかでも非晶質シリコ
ンの絶縁ゲート型トランジスタの実用化研究が活発であ
る。これはP-CVD(プラズマ気相成長)技術を中核と
し、低温形成が可能なこと、安価なガラス基板が使える
こと、大面積化が容易であるなどの理由により工業化へ
の道が拓けつつあるからである。
第3図aは本発明者が実用化した絶縁ゲート型トランジ
スタの平面図であり、第3図bは第3図aの切断線A-
A′上の要部断面図である。このトランジスタは絵素電
極とともにアクティブ型液晶パネルの一方の基方となる
のであるが液晶パネルの構造に関してはここでは割愛す
る。
上記絶縁ゲート型トランジスタの製造工程は以下に述べ
る通りである。まず絶縁性基板、例えばガラス板1の一
主面上にゲート2となる第1の金属層、例えばクロムを
1000Åの膜厚で選択的に被着形成する。次にP-CVDによ
り全面に絶縁膜−半導体層−絶縁膜を連続的に(大気に
晒さないという意味で)300℃前後の温度で例えば4000
Å−500Å−1000Åの膜厚で被着形成する。絶縁膜とし
てSi3N4を形成するのはSiH4とNH3を主成分とするガスを
用いればよく、半導体層としてはほとんど不純物を含ま
ない非晶質シリコンを形成するのはSiH4を主成分とする
ガスを用いればよい。第1の絶縁膜3はゲート絶縁膜と
なり、第2の絶縁膜5はチャネルを形成する半導体層4
を後工程で保護する機能を有する。そして第2の絶縁膜
5をゲート2上で島状に残して半導体層4の大部分を露
出した後、全面に燐を含んだ非晶質シリコン層6を同じ
くP-CVDで被着する。ついでゲート2への接続を可能と
するためゲート2上の非晶質シリコン層6、4とSi3N4
膜3を一部選択的に除去して開口部7を形成する。引き
続き全面にバリア層8とアルミニウムを例えば1000Å,8
000Åの膜厚で被着形成し、ゲート配線9、ソース・ド
レイン配線10,11を選択的に残し、これらの配線層をマ
スクとして不要なバリア層8、2種類の非晶質シリコン
層6,4を除去して絶縁ゲート型トランジスタが完成す
る。バリア層8はアルミニウムよりなるソース・ドレイ
ン配線10,11が特性安定化のための熱処理によって不純
物を含む非晶質シリコン層6を突き抜けて直接不純物を
含まない非晶質シリコン層4と反応してオーミック性の
低下をもたらす障害を回避するための中間層で、金属で
はクロム,チタン,タンタル,タングステン,モリブデ
ン等が適しており、またタンタル,タングステン,モリ
ブデン等を含むシリサイドも使い易い材料である。
発明が解決しようとする問題点 上記した絶縁ゲート型トランジスタはゲート2とソース
・ドレイン配線10,11との平面的な重なりが必須となっ
て、それらの電極間の寄生容量を小さくできない難点が
あることは明白である。加えてバリア層8、2つの非晶
質シリコン層6、4の除去が乾式(ドライ)でなく湿式
食刻の場合には第3図cに示すごとく過食刻によってア
ンダーカットを生じる。アンダーカットが大き過ぎると
保護層5の境界付近の非晶質シリコン層4が消失してオ
フセット状態になってトランジスタ動作が得られないの
で、ソース・ドレイン配線10,11とゲート2との重なり
を大きく設定せざるを得なくなり、ますます寄生容量が
大きくなるという欠点を持っている。あるいは第3図d
に示すごとくゲート配線2′とソースまたはドレイン配
線10′との交差部においてはアンダーカットがくびれ12
を伴なって配線10′が断線してしまう恐れも避けられな
い。
問題点を解決するための手段 本発明は上記した問題点を回避するためになされたもの
で、保護絶縁膜上のバリア層と不純物を含む非晶質シリ
コン層の除去をソース・ドレイン配線をマスクとする食
刻ではなく、保護絶縁膜と自己整合的に形成されるよう
リフトオフ層を導入することによって達成される。
作用 保護絶縁膜上に選択的に形成されたリフトオフ層をマス
クとして保護絶縁膜を選択的に形成し、その後全面に不
純物を含む非晶質シリコン層とバリア層を被着し、リフ
トオフ層の除去とともに上記シリコン層とバリア層を選
択的に除去することによって保護絶縁膜上の上記シリコ
ン層とバリア層を自己整合的に除去することができる。
実施例 第1図aは本発明の一実施例にかかる絶縁ゲート型トラ
ンジスタの平面図であり、第1図b〜dは第1図aの切
断線A-A′上の工程要部断面図であり、第1図eは同じ
く切断線B-B′上の要部断面図である。
第2の絶縁膜5の被着形成までは従来例と同じプロセス
で進行する。その後第1図bに示すように全面にリフト
オフ層13を例えば2000Åの厚さでモリブデンを被着して
形成する。ついで周知の写真食刻によってリフトオフ
(モリブデン)層を選択的に残して13′とし、ひき続き
第2の絶縁層5も選択的に残した後、全面に燐を含んだ
第2の非晶質シリコン層6とバリア層8としてモリブデ
ンシリサイドをそれぞれ500Å,1000Å被着する。第1図
cに示した如く、モリブデン層13′と第2の絶縁膜5の
膜厚分だけ段差が存在しているので第2の非晶質シリコ
ン層6とバリア層8は段差部で薄くなってピンホール等
が発生し易くなっている。そこで硝酸液中に浸漬すると
ピンホール部から侵入した硝酸によってモリブデン層1
3′は数秒以内に溶解して消失する。このためモリブデ
ン層13′上の第2の非晶質シリコン層6′とモリブデン
シリサイド層8′はリフトオフによって基板1から離脱
し、第2の絶縁層5が露出する。換言すれば第2の絶縁
層5を除く全面に第2の非晶質シリコン層6とバリア層
8が自己整合的に被着形成されたのである。
なお、硝酸液中に微量の弗酸を添加しておくと、非晶質
シリコンやシリサイドもわずかではあるが溶解するので
段差部でのピンホール発生を促進しリフトオフが容易と
なって好都合である。またリフトオフで離脱した非晶質
シリコンとシリサイドの小さな薄片は放置しておけば微
量の弗酸を含んだ硝酸液に完全に溶解してしまうので、
エッチング槽中を浮遊して処理基板に再付着することも
なく、最高の組合せと言えよう。
この後のプロセスは、バリア層8、2つの非晶質シリコ
ン層6,4、そして第1の絶縁膜3の一部を順次選択的に
除去してゲート2の一部を露出すべく開口部7を形成
し、引き続きアルミニウムを例えば8000Åの膜厚で全面
に被着し、ゲート配線9、ソース・ドレイン配線10,11
を選択的に残し、これらの配線層をマスクとして配線間
の不要なバリア層8,2種類の非晶質シリコン層6,4を除去
して絶縁ゲート型トランジスタが完成する。なおソース
・ドレイン配線10,11は配線間の不要な被覆を除去する
時にオフセットにならぬよう保護絶縁層5と重なり合っ
て配置されている(第1図d参照)。
第1図eは第1図aの開口部7を含む切断線B-B′上の
断面図であって、アルミニウムゲート配線9の下には全
てバリア層8と2種類の非晶質シリコン層4,6の存在す
ることが分るであろう。
第2図aは本発明の他の実施例にかかる絶縁ゲート型ト
ランジスタの平面図であり、第2図bは第2図aの切断
線A-A′線上の要部断面図、第2図cは同じく切断線B-
B′線上の要部断面図である。
この実施例においては第2の非晶質シリコン層6とバリ
ア層8とを第2の絶縁層5′と自己整合的に形成した後
に、ソース・ドレインを構成する領域にのみバリア層8
と2種類の非晶質シリコン層4,6を島状14に残して第1
の絶縁膜3を露出する工程が新たに加わってくる。そし
て開口部7の形成のためには第1の絶縁膜3のみの食刻
でよい。そしてアルミニウムによるソース・ドレイン配
線10,11、およびゲート配線9の選択的被着形成で絶縁
ゲート型トランジスタが完成する。配線間の不要な被覆
は予め除去されているのでソース・ドレイン配線10,11
は島状のバリア層14を含んでいれば十分なことと、第2
図cにも示したようにアルミニウムゲート配線9の下に
は第1の絶縁膜3のみしか存在しないことが先述した実
施例との差異となっている。
絶縁ゲート型トランジスタの平面配置図の従来例たる第
1図および本発明たる第2図と第3図との比較からも明
らかなように、トランジスタの電流駆動能力を決定する
第2の絶縁膜5の幅を一定とした場合にソース・ドレイ
ン配線10,11とゲート2との平面的な重なりが順に小さ
くなっていき、第3図においては島状のバリア層14が自
己整合的に形成されるので、ソース・ドレイン配線10,1
1が第2の絶縁膜5上に存在する必要がなくなる。
ソース・ドレインとゲートとの重なりによって生じる寄
生容量は当然性能指数を下げることなので、本発明の最
大の効果は不要な寄生容量の減少による性能指数の向上
にある。あるいはパターン解像力が従来はソース・ドレ
イン配線10,11の隙間15で決定されていたものが、第2
の絶縁層5の幅になるということで、電流能力の向上が
ゲート絶縁膜3の膜厚の減少や半導体層4の膜質の向上
という手段、あるいは解像力の向上に頼らずに実現でき
ると言ってもよい。
配線間の不要な被膜の除去時に第3図cに示したアンダ
ーカットが生じる恐れは皆無であり、またマスク工程が
1回増加するものの配線下を第1の絶縁膜3のみとする
実施例においてはアルミニウムゲート配線9が段差部で
断線する現象も阻止できる。
発明の効果 以上述べたごとく、本発明の要点は絶縁ゲート型トラン
ジスタのゲートとソース・ドレイン間の寄生容量の減少
にあり、具体的手段としてリフトオフ層の導入によるバ
リア層と不純物を含む非晶質で構成されるソース・ドレ
インの自己整合的な形成を行なったものである。したが
ってゲートあるいはソース・ドレイン配線材の記述は詳
細になされていないが、実施例に限定されるものでない
ことは言うまでもないだろう。バリア層についても同様
である。
【図面の簡単な説明】
第1図a,b,c,d,e、第2図a,b,cは本発明の一実施例によ
る絶縁ゲート型トランジスタの平面配置図および要部断
面図、第3図a,b,c,dは従来例による絶縁ゲート型トラ
ンジスタの平面配置図、要部断面図、要部拡大図および
配線の交差部の平面図である。 1……絶縁性基板、2……ゲート、3……ゲート絶縁
膜、4……不純物を含まない非晶質シリコン層、5……
保護絶縁膜、6……不純物を含む非晶質シリコン層、7
……開口部、8……バリア層、9……ゲート配線、10,1
1……ソース・ドレイン配線、13……リフトオフ層、14
……島状のバリア層と非晶質シリコン層。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】絶縁性基板上にゲートとなる第1の金属層
    を選択的に被着形成する工程と、全面にゲート絶縁層と
    なる第1の絶縁層、不純物をほとんど含まない第1の非
    晶質シリコン層および第2の絶縁層を連続的に被着形成
    後リフトオフ層を被着形成する工程と、前記リフトオフ
    層および前記第2の絶縁層を前記第1の金属層上に選択
    的に残して前記第1の非晶質シリコン層を露出する工程
    と、全面に不純物を含む第2の非晶質シリコン層と第2
    の金属層またはシリサイド層を被着形成する工程と、選
    択的に残された前記リフトオフ層の除去とともに前記第
    2の非晶質シリコン層と前記第2の金属層または前記シ
    リサイド層を選択的に除去する工程と、前記第1の金属
    層の一部を露出する工程と、前記第1の金属層の一部と
    前記第2の金属層または前記シリサイド層を含んでゲー
    ト配線およびソース・ドレイン配線となる第3の金属層
    を選択的に被着形成後、前記第3の金属層をマスクとし
    て前記第1、第2の非晶質シリコン層と前記第2の金属
    層または前記シリサイド層を除去する工程とからなる絶
    縁ゲート型トランジスタの製造方法。
  2. 【請求項2】第2の金属層がクロム,タンタル,チタン
    のいずれかであることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の絶縁ゲート型トランジスタの製造方法。
  3. 【請求項3】シリサイド層がタンタル,タングステン,
    モリブデンの少なくとも1つを含んでいることを特徴と
    する特許請求の範囲第1項記載の絶縁ゲート型トランジ
    スタの製造方法。
  4. 【請求項4】リフトオフ層がモリブデンで、リフトオフ
    層の除去方法が弗酸を微量含んだ硝酸液中への浸漬であ
    ることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の絶縁ゲ
    ート型トランジスタの製造方法。
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JPS6151973A (ja) * 1984-08-22 1986-03-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体装置の製造方法
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