JPS60211982A - 薄膜トランジスタ - Google Patents

薄膜トランジスタ

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JPS60211982A
JPS60211982A JP59067638A JP6763884A JPS60211982A JP S60211982 A JPS60211982 A JP S60211982A JP 59067638 A JP59067638 A JP 59067638A JP 6763884 A JP6763884 A JP 6763884A JP S60211982 A JPS60211982 A JP S60211982A
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JP
Japan
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hydrogenated silicon
amorphous hydrogenated
layer
amorphous
source
Prior art date
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Pending
Application number
JP59067638A
Other languages
English (en)
Inventor
Koichi Seki
浩一 関
Toshio Nakano
中野 寿夫
Akira Sasano
笹野 晃
Toshihisa Tsukada
俊久 塚田
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.)
Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPS60211982A publication Critical patent/JPS60211982A/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
    • H10D30/6737Thin-film transistors [TFT] characterised by the electrodes characterised by the electrode materials
    • 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

Landscapes

  • Electrodes Of Semiconductors (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】 〔発明の利用分野〕 本発明は非晶質水素化シリコンを用いた薄膜トランジス
タ(T P T)及びその製造方法に関する。
〔発明の背景〕
近年、多損晶または非晶質半導体により形成された薄膜
トランジスタ(T P T)が注目されている。特にこ
れらの半導体が低温で形成できる場合にはその基板に対
する限定が緩やかとなり、例えばガラスのような低融点
の基板にも堆積できるので多くの応用が考えられる。例
えば液晶表示素子用のアクティブマトリクス基板があげ
られる。これらの半導体の中でも非晶質水素子シリコン
はプラズマCV D (Chemical Vapor
 Deposition)法により200℃〜300℃
の低い基板温度で堆積できるため有望な材料として注目
を集めている。
第1図に非晶質水素化シリコンを用いた一般的なTPT
の断面図を示す。ガラス基板1上にゲート電極2.ゲー
ト絶縁膜3.非晶質水素化シリコン層(i層)4.ソー
ス電極5.ドレイン電極6を順次形成した構造となって
いる。ゲート電極2としてはガラスとの接着性の良いC
r、Ni等の金属が用いられ、ゲート絶縁膜3としては
SiN。
5i02等が用いられる。ソース電極5.ドレイン電極
6としてはA Q 、 N i Cr等が用いられる。
ゲート、ソート、ドレインは蒸着あるいはスパッタリン
グで形成され、非晶質水素化シリコン層4゜ゲート絶縁
膜3はプラズマCVD法で堆積される。
この場合、ゲートを半導体膜に対し、ガラス基板側に設
けたが、この順序とは逆にソース・ドレインをガラス基
板側に設けた場合もある。
しかし、非晶質水素化シリコン層4は空気中で自然酸化
されやすい、フェルミレベルが通常禁制帯の中央付近に
あるなどの理由でソース、ドレインと非晶質水素化シリ
コン層のオーミック性は十分とはいいがたいものである
。この点を改善するため第2図に示すように非晶質水素
化シリコン層とソース・ドレインの間にn+導電形の非
晶質水素化シリコン層7を設ける事が提案されている。
このようにすればオーミック性は改善されるが、工程数
は増加し、n+層とi層の選択エツチングの必要がでて
くる。
また、ソース・ドレイン電極として比較的良く用いられ
るAQは200℃程度の比較的低温で非晶質水素化シリ
コンと反応し、AQとSiの相互拡散が起こる。これに
対し、特開昭57=−204168〜204169中で
はこの問題にふれ、AQの膜厚を厚くしたり、AQの中
にSiを1〜2%含んだものを使う事をすすめている。
しかし、特願昭57−220641中で述べたようにA
Qを厚くするとかえって反応が速くなる。また、非晶質
水素化シリコン層が薄いため、Stを含んだAQの効果
にも限界がある。このような反応はTPTの信頼性を損
い、好ましくない。なお、反応は非晶質水素化シリコン
層の導電形にかかわらず起こる。
〔発明の目的〕
本発明の目的は金属と非晶質水素化シリコンの加熱界面
反応とによる導電層をソース電極と非晶質水素化シリコ
ン層、ドレイン電極と非晶質水素化シリコン層の間に介
在させる事により、オン電流が高く、しかも耐熱性の良
好な薄膜トランジスタを提供する事にある。
〔発明の概要〕
本発明は薄膜トランジスタにおいて非晶質水素化シリコ
ン層とソース・ドレイン電極のオーミック性及び耐熱性
を向上させるために金属と非晶質水素化シリコン層との
加熱界面反応を利用する事を特徴としている。以下、詳
細に本発明を説明する。
先に述べたようにAQと非晶質水素化シリコンはオーミ
ック性が良好でなく、しかも耐熱性において劣っている
。これに対し、たとえばCrは非晶質水素化シリコンと
の間の反応の様子が異なっている事を発見した。非晶質
水素化シリコン上に基板温度100℃以上に加熱してC
rあるいはCr−AQ、Cr−Ni、Cr−Ni Cr
−Au。
Cr−N1−Anなど(Cr −A Q等の表示はCr
とAQの2層構造を表わし、かっsr tzで結ばれた
前にある金属が先に堆積される事を意味する。
以下同様。)を蒸着法あるいはスパッタリング法で堆積
するか、あるいは基板温度がこれ以下でも金属を堆積後
に100℃以上で加熱処理した後、この金属を除去する
と非晶質水素化シリコン表面にCrとの反応層が残る。
この反応層は非晶質水素化シリコン層より低抵抗で10
に07口以下である。しかも、AQと非晶質水素化シリ
コンの場合には場所的に不均一に反応するが、Crと非
晶質水素化シリコンの場合には膜全面で均一に反応する
。この反応層の厚さはたかだか数十人程度であり、しか
もある時間以上の熱処理には反応が進行しなくなるため
、耐熱性は十分に高い。また、このような熱処理あるい
は加熱、蒸着によって金属と非晶質水素化シリコンの接
触が、界面反応層と非晶質水素化シリコンの接触におき
かえられるため、オーミック性が良好となる。これは非
晶質水素化シリコンの表面がたとえ十分に洗浄したとし
ても原子レベルでは汚染されているのに、反応後の界面
反応層と非晶質水素化シリコンの界面は反応前は非晶質
水素化シリコンの内部であったところに存在するためと
考えられる。さらに通常金属と半導体の加熱反応層、た
とえばシリサイドは金属と比べて半導体に対する障壁が
低くなる傾向にあるためオーミック性が良好となる。
Cr膜の厚さとしてはそれほど選択性はないが、300
〜2000人より好ましくは500〜2000人を用い
る。あまり膜が薄いと均一性に欠け、あまり膜が厚いと
半導体層への応力で悪影響がでる。配線の直列抵抗を低
減するためには先に記したようにCrの上に低抵抗金属
を堆積すれば良い。
反応温度は100〜250℃を用いる。特に250℃以
上になると非晶質水素化シリコン中の水素がぬけてしま
うので好ましくない。反応時間は20〜1時間程度で先
に記したように長時間加熱しても反応は進行しなくなり
、特に利点はない。
更に非晶質水素化シリコン上に金属を堆積する直前に、
表面処理をし、表面酸化層や汚染層を除去する事は反応
を安定に生ぜしぬるのに効果がある。
非晶質水素化シリコン層としてはその伝導形がp、i、
n型のいずれの場合も同様に反応がおきる。通常用いら
れる不純物であるP、B、C,N等を含んでいても同様
である。
又、非晶質シリコンのダングリングボンド(dangl
ing bond)のターミネータとして導入されてい
るHのかわりにFを用いている場合や、非晶質SiCや
非晶質5iGeでも同様である。
非晶質シリコンと反応させる金属としては上ではOrの
場合について述べたが、Cr、Ni。
Mo、Ta、W+ Ti、V、Zr、Nb、Hf。
Pt、Pd、Rh及びCoのうちいずれか一つ又は二つ
以上の金属を含んでいれば良い。いずれの場合において
も加熱反応により加熱反応前よりオーミック性が良好と
なり、耐熱性も良好である。
なかでもCr、Ni、Moあるいはこれらの合金は非晶
質シリコンに対する障壁高さが低く、加工性も良好であ
る事から望ましくはこれらのうちから選ぶ。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の実施例を示す。
実施例1 第3図に示すようにガラス基板8上にCr電極9を例え
ばArガスを雰囲気とするスパッタリングにより膜厚0
.3μmに形成する。その上にプラズマCVD法により
基板温度300℃でSiH4ガス、NH3ガス、N2ガ
スを混合比1:2=15で混合したガスを用いてSiN
ゲート絶縁膜10を堆積、連続してガスを5iHaガス
のみに切換えて非晶質水素化シリコン(i層)11を順
次堆積する。この2層膜所望のパターンにパターン化後
、基板温度を100〜250℃の範囲とし、Crを0.
1μm、AQを1μm蒸着で堆積する。
その後、ホトエツチングにてソース・ドレイン電極12
.13にパターン化する。このようにすると金属電極1
2.13と非晶質水素化シリコン(i層)11との間に
反応層14.15が形成される。この時、チャネル部分
16にも反応層が残っているが、弗酸、硝酸の薄い混合
液(例えば混合比は弗酸:硝酸:水=1:1:30)に
て除去可能である。
ここではゲート金属としてCrを用いたが、N i 、
 N i Cr 、 T d 、 M o 、 W 、
等も用いる事ができる。
また、ここではソースドレイン電極用金属を基板加熱し
つつ蒸着したが、加熱せずに蒸着した後。
加熱処理しても良い。 。
さらにここではi層にソース・ドレインを直接形成した
が、第4図の如く、n+導電形の非晶質水素化シリコン
17を間に形成しても良い。
すなわち、1層11堆積後、ガスを切換えてP H3ガ
スとSiH4ガスの混合ガス(PH3/SiH4≧0.
5 体積%)を導入し、プラズマCVDにより50人〜
1000人堆積し、しかるのち前述したと同様、この3
層膜をパターン化しソース・ドレイン電極を形成し、チ
ャネル部分の反応層を除去する。この後、ソース・ドレ
インと同形状にn+層17をパターン化すれば良い。
実施例2 実施例1ではチャネル部分に反応層が形成されたが、本
実施例ではこれを避け、かつi層のパッシベーションを
はかったものである。第5図に示すように1層11の堆
積までは前述したものと同じであるが、この後ガスを5
iHaガス、NH3ガス、N2ガス(混合比1:2:1
5)の混合ガスに切換えてS i N 、膜18を1μ
m堆積する。
この3層膜をパターン化後、さらに上部のSiN膜18
のみをさらにソース・ドレインが形成できるように加工
する。この上にソース・トレイン金属12.13として
Cr (0,1μm) 、 N i(0,1μm) 、
 Au (0,2μm)を蒸着法にて堆積し、加工すれ
ばTPTが完成する。
〔発明の効果〕
本発明によればソース・ドレインと非晶質シリコンのオ
ーミック性が良好で、かつ耐熱性にすぐれた薄膜トラン
ジスタを実現する事ができる。
【図面の簡単な説明】
第1図、第2図は従来の薄膜トランジスタの断面図、第
3図、第4図、第5図は本発明の実施例になる薄膜トラ
ンジスタの断面図である。 8・・・ガラス基板、9・・・ゲート電極、10・・・
ゲート絶縁膜、11・・・非晶質水素化シリコン膜、1
2゜13・・・ソース・ドレイン電極、14.15・・
・界面反応層。 ■1図 第Z図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、半導体または絶縁性基板上に形成され、少なくとも
    非晶質シリコンからなる能動層、ゲート絶縁膜、ゲート
    電極金属、ソース電極金属、ドレイン電極金属を有する
    薄膜トランジスタにおいてソース電極金属と非晶質シリ
    コン層の間、及びドレイン電極金属と非晶質シリオン層
    の間に各々の電極金属と非晶質シリコン層の加熱界面反
    応による導電層を有する事を特徴とする薄膜トランジス
    タ。 2、前記ソース電極金属、ドレイン電極金属が、Cr、
    N i、Mo、W、T i、V、Zr、Nb。 Ta、Hf、Pt、Pd、Rh、およびGoのうちいず
    れか一つまたは、二つ以上の金属を含む事を特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の薄膜トランジスタ。
JP59067638A 1984-04-06 1984-04-06 薄膜トランジスタ Pending JPS60211982A (ja)

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