JPS58219767A - Mis型トランジスタの製造方法 - Google Patents

Mis型トランジスタの製造方法

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JPS58219767A
JPS58219767A JP57101863A JP10186382A JPS58219767A JP S58219767 A JPS58219767 A JP S58219767A JP 57101863 A JP57101863 A JP 57101863A JP 10186382 A JP10186382 A JP 10186382A JP S58219767 A JPS58219767 A JP S58219767A
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JP
Japan
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amorphous silicon
layer
impurities
silicon layer
gate
Prior art date
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Pending
Application number
JP57101863A
Other languages
English (en)
Inventor
Kiyohiro Kawasaki
清弘 川崎
Sadakichi Hotta
堀田 定「きち」
Hiroki Saito
弘樹 斉藤
Shigenobu Shirai
白井 繁信
Seiichi Nagata
清一 永田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP57101863A priority Critical patent/JPS58219767A/ja
Publication of JPS58219767A publication Critical patent/JPS58219767A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/67Thin-film transistors [TFT]
    • H10D30/6729Thin-film transistors [TFT] characterised by the electrodes
    • H10D30/673Thin-film transistors [TFT] characterised by the electrodes characterised by the shapes, relative sizes or dispositions of the gate electrodes
    • H10D30/6732Bottom-gate only TFTs
    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10DINORGANIC ELECTRIC SEMICONDUCTOR DEVICES
    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/67Thin-film transistors [TFT]
    • H10D30/674Thin-film transistors [TFT] characterised by the active materials
    • H10D30/6741Group IV materials, e.g. germanium or silicon carbide
    • H10D30/6743Silicon
    • H10D30/6746Amorphous silicon

Landscapes

  • Thin Film Transistor (AREA)

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】 本発明は絶縁ゲート(*Is)型トランジスタとりわけ
シリコンを主成分とする非晶質半導体膜0Ml5型トラ
ンジスタに関するものであり、チャネル部の膜ペリを防
止してon状態の動作電流を確保し、トランジスタ特性
のばらつきをなくすることを目的とする。
原子結合対の不完全性を補償するためにその組成中に数
チ程度程の水素あるいは弗素を含んで形成されるシリコ
ンを主成分とする非晶質半導体薄膜は、低温形成が可能
なこと、大面積ヰ化が容易なことなどの理由により低価
格の太陽電池を得る材料として注目されている。しかし
ながら、単結晶シリコンと比較すると自由電子の移動度
は0.1〜1cn/V・東と3桁以上小さく、集積化に
値する性能の半導体素子は得られない。それでも高速動
作や大きなOn電流を必要としない、例えば液晶セルと
組み合わせることによって、画像表示装置を構成するM
IS型トランジスタのスイッチングアレイを得ることは
可能である。
第1図、第2図は上記の目的を達成するために開発され
た非晶質シリコンMIS型トランジスタの平面図と工程
断面図であり、第2図(dJはB−B/線上の、またそ
の他の第2図はA−A’線上の断面図である。まず第2
図(、)に示すように、絶縁性基板例えばガラ/板1上
にゲート電極となる第1の金属層2を選択的に被着形成
する。ついで、全面にゲート絶縁層3、シリコンを主成
分とする非晶ζ− 買手導体層4、そしてドナまたはアクセプタとなる不純
物を含むシリコンを主成分とする非晶質半導体層6を被
着する。これらの薄膜の被着方法は7ラン系ガスのグロ
ー放電によるプラズマ堆積が簡便で、ゲート絶縁層3に
窒化7リコンを得んとするならば薄膜作製ガス中にアン
モニアを、また不純物を含む非晶質半導体層を得んとす
るならばジボランやホスフィンを添加すれがよい。その
後第2図(b)に示すようにシリコンを主成分とする非
晶質半導体層4,5を選択的に除去して島状のシリコン
を主成分とする非晶質半導体層4 /  、 s 1を
形成する。さらに第2図(dJに示したように、第1の
金属層2上のゲート絶縁層3に開口部6を形 −成して
第1の金属層シを一部露出した後、第2図tc+に示す
ようにオフセットゲート構造とならぬよう第1の金属層
2と一部重なり合った第2の金属層よりなる一対のソー
ス・ドレイ/配線7,8が選択的に被着形成される。も
ちろんこの時第2図(dlに示したように、開口部6を
含んでゲート絶縁層3上には第2の金属層よりなるゲー
ト配線9も形成される。最後に第2図(e)に示したよ
うに、ソース・ドレイン配線7,8をマスクとしてシリ
コζ2 ンを主成分とする非晶質半導体層4′上のドナまたはア
クセプタとなる不純物を含むシリコンを主成分とする非
晶質半導体層6′を選択的に除去して、従来の構造によ
るシリコンを主成分とする非晶質半導体のMIS型トラ
ンジスタが完成する。
ソース・ドレイン配線7,8とシリコンを主成分とする
非晶質層4′ との間に介在するドナー又はアクセプタ
情となる不純物を含む非晶質シリコンを主成分とする半
導体層10.11は良好なオーミック接触が形成される
ために必要であり、非晶質半導体層10.11が存在し
なくてもMISトランジスタとしての動作は可能である
が、動作電圧が高くなる傾向は避けられないのではその
場合にはソース・ドレイン配線7,8の材質および被着
方法には注意が必要である。不純物を含む非晶質半導体
層10.11が介在する場合にはソース・ドレイ/配線
7,8は一般的なアルミニウムで十分である。
さて、第2図to+に示したように不純物を含む非晶質
半導体層6′はソース・ドレイン配線7,8をマスクと
して選択的に除去されるのであるが、もし除去が不十分
であるとソース・ドレイン10゜11間が残存した不純
物を含む非晶質半導体層によって電気的に導通してしま
い、ソース・ドレイン1Q、11間のリーク電流を増大
させることが分っている。そこで、通常は第2図(e)
に示したように不純物を含む非晶質半導体層5′を選択
的に除去するとき、過食側によって薄膜電界効果トラン
ジスタのチャンネル部を構成するシリコ/を主成分とす
る非晶質半導体層4′も一部除去して凹状12とするの
が一般的である。この結果としてリーク電流′の増大は
阻止できるものの、MIS型トランジスタのチャネル部
を構成するシリコンを主成分とする非晶質半導体層4′
は確実に膜厚が減少する。
ある特定の組み合わせ、例えばゲート金属層2にモリブ
デン、不純物として燐を含む非晶質シリコン層5′ 、
ソースΦドレイン配線718にアルミニウムを用い、非
晶質シリコン層の食刻に弗酸:硝酸−1:30液を使用
したところ非晶質シリコンの食刻速度が5〜10倍程度
に増殖され、膜厚5oooへの非晶質シリコン層4′ま
でわずか4〜6秒で消失してしまった。しかるに、絶縁
性基板上に被着された、トランジスタのチャンネル部を
構成する不純物を含まない非晶質シリコン層と燐を不純
物として含む非晶質シリコン層よりなる食刻モニタでは
、不純物゛を含む非晶質シリコン層が除去された状態で
も不純物を含まない非晶質シリコンは十分残存していた
。すなわち、ゲート電極2の存在が電気化学的な作用を
もたらし、異常食刻を生じることが分った。
チャネル部が多少膜ペリしてもOn電流の大部分はゲー
ト絶縁層3との境界面に沿った非晶質シリコン層4′に
沿って流れるためにpn電流の減少は小さい。しかし異
常食刻が生じるとOn電流は著しく減少し、適正食刻の
場合に比べて /10以下になることも稀ではない。さ
らにやっかいなことには、従来の構造例の第2図te+
ではチャネルの反対側が外気に晒されるため大気中の水
分を吸着し易い。吸着された水分中のOH−基はチャネ
ル部をP形化してしまうので、nチャネル動作のMIs
トランジスタのしきい値電圧が太きくなる傾向がある。
とくに異常食刻によってチャネル部の膜厚が減少した場
合にはこの傾向が著しい。しかしながら、約150℃の
乾燥窒素ガス中での加熱により吸着された水分は失なわ
れ、再び製造直後の特性に復帰することが分った。
このように、従来の構造と製造方法によるンリ轡に コンを主成分とする古品質半導体のMIS型トランジス
タではチャネル部の膜ベリに帰因する特性の不揃いを避
けられず、また膜ペリが甚しい場合には信頼性も極めて
不安楚であった。本発明はこのような状況に鑑みなされ
たもので、その要点は異常食刻を阻止する製造工程の導
入にあり、脚、下箱3図とともに本発明のシリコンを主
成分とする非晶質半導体として非晶質シリコンを用いた
MIS型トラ゛ンジスタの実施例について説明する。な
お、同一機能の各部については第1〜2図と同じ番号を
付し、第3図(C1はB−B’綾線上、またその他の第
3図はA−A’線上の工程断面図を示す。
まず、第3図(a)に示したように、絶縁性基板1上に
ゲートとなる第1の金属層2を選択的に被着形成し、ゲ
ート絶縁層3、特別な不純物を含まないi形の非晶質シ
リコン層4、燐を不純物として含むn形の非晶質7リコ
ン層5を順次被着する。
ついで第3図(b)に示すように不純物を含まない非晶
質シリコン層4上に第1の金属層2と一部重なり合う一
対の不純物を含む非晶質シリコン層5′を選択的に残す
。この工程において、食刻液には酢酸を10〜30%添
加された弗酸:硝酸−1=30液を用いると不純物とし
て燐を含んだ非晶質シリコン層と不純物を含まない非晶
質シリコン層との食刻速度比が6程度にはなるので、不
純物を含んだ非晶質シリコン層の膜厚を500人とする
と過食側によって失なわれる不純物を含まない非晶質シ
リコン層の膜ベリは100人程度に抑えることができる
。このときB−B’ 線上の工程断面図は第3図(C)
に示す通りで、不純物を含む非晶質シリコン層6の食刻
時にゲート金属層2は不純物を含まずほとんど導電性を
示さない非晶質7937層4と絶縁体であるゲート絶縁
層3によって電気的に分離されていることが分る。
その後、第3図(d)に示すように不純物を含まない非
晶質7937層を島状4′に形成する。このとき不純物
を含む非晶質シリコン層5′は島4′上の両端部に位置
し、ノース・ドレイン10゜11を構成する。そして図
示はしないがゲート金属層2への接続を与えるための開
口部6をゲート絶縁層3に形成した後、第3図(e)に
示したようにソース・ドレイン10.11を含んでソー
ス・ドレイン配線7,8が、また前記開口部6を含んで
ゲート配W9が絶縁性基板1またはゲート絶縁層3上に
選択的に被着形成されて本発明による非晶質シリコンの
MIS型トランジスタが完成する。
以上の説明からも明らなように、本発明においては不純
物を含む非晶質7リコン層の選択的食刻が第3図(bl
に水子ように絶縁性基板1上で絶縁性の感光性樹脂をマ
スクとして行なわれる。しかもゲート金属層2はゲート
絶縁層3によって電気的に分離されているので、ゲート
金属層2にどのような材質を用いても電気化学的作用に
よる電池は構成されず、したがって異常食刻も生じない
このため化学反応による食刻速度を低下させる工夫、例
えば食刻液を水で希釈することによって、不純物を含ま
ない非晶質シリコン層4上に被着された不純物を含む非
晶質シリコン層5のみを比較的精度良く食刻できるよう
になり、チャネル部の膜ペリに帰因する。n電流の減少
やしきい値電圧の、変動などが抑制できた。
なお、実施例では非晶質シリコンを取上げて説明したが
、本発明は微結晶シリコンや多結晶シリコン、さらには
窒素、炭素などの成分を含むシリコン化合物からなる非
晶質半導体にも適用されることは言うまでもない。
【図面の簡単な説明】
第1図は非晶質シリコンMIS型トランジスタの要部概
略平面図、第2図(a) 、 (b)、 、 (C1、
te+は従来の同トランジスタの第1図のA−A’線製
造工程断面図、第2図Fdlは第2図(C)の工程にお
ける断面図、第3図(a) 、 (b) 、 (d) 
、 (e)は本発明の一実施例にかかる非晶質シリコン
MIS型トランジスタの第1図のA−A’線部の製造工
程断面図、第3図(C1は第3図(blの工程における
同トランジスタのB −B′線部の断面図である。 1・・・・・・絶縁性基板、2・・・・・・ゲート金属
、3・・・・・・ゲート絶縁層、4,4′・・・・・・
不純物を含まない非晶質シリコン、6,5′・・・・・
・不純物を含む非晶質シリコン、6・・・・・・開口部
、7,8・・・・・・ソース、ドレイン配線、9・・・
・・・ゲート配線、10.11・・・・・・ソース、ド
レイン。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図 t4ど〕

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  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、全面に第1のシリコンを主成分とす
    る非単結晶半導体層とドナーまたはアクセプタとなる不
    純物を含む第2のシリコンを主成分とする非単結晶半導
    体層を被着する工程と、前記第1の金属層と重なり合う
    一対の前記第2の非単結晶半導体層を前記第1の非単結
    晶半導体層上に選択的に残す工程と、前記第2の非単結
    晶半導体層を含んで前記第1の非単結晶半導体層を島状
    に形成する工程と、前記第2の非単結晶半導体層を含ん
    でソース、ドレイ/配HトfxルlX2の金属層を選択
    的に被着形成する工程を有するMIS型)ランジスタの
    製造方法。
JP57101863A 1982-06-14 1982-06-14 Mis型トランジスタの製造方法 Pending JPS58219767A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6336574A (ja) * 1986-07-31 1988-02-17 Hitachi Ltd 薄膜トランジスタ

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6336574A (ja) * 1986-07-31 1988-02-17 Hitachi Ltd 薄膜トランジスタ

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