JPS6239070A - トランジスタの製造法 - Google Patents

トランジスタの製造法

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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】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、トランジスタの製造法に、詳しくは電界効
果薄膜トランジスタ（ＴＰＴ）に適用できる製造法に関
するものである。
〔発明の背景〕
ＴＰＴを製造する場合に、経済的な理由で、その活性層
（ソース、ドレンおよびチャンネルの各領域を持った層
）として、非晶質（アモルファス）シリコン（ａ−８１
）または「ポリシリコン」と呼ばれる多結晶シリコン（
ｐ−Ｓｉ）ｆｔ使用することが望まれている。更に、多
くの用途においてその様なＴＰＴに印加される信号の周
波数という面から、移動度が高いことも必要である。活
性領域の上には２酸化シリコン（Ｓ’１０２）のような
材料から成る絶縁層が設けられ、またこの絶縁層の上に
は高濃度にドープされｆｃａ−ＳｉまたはＰ−Ｓｉで形
成されたゲートが設けられている。もしこの絶縁層とし
て５１０２をａ−６’ｘまたはｐ−８’ｘ上に被着する
と、その絶縁層中にキャリヤ・トラップが存在すること
が判った。このトラップに捕捉された電子はＴＰＴの閾
値電圧を偏位させる作用をする。もしｐ　−Ｓｉ上にＳ
ｉＯ２を成長させると、それは’ｐ−３ｉの粒界（グレ
ン・バウンダリイ）に沿って優先的に成長するのでｐ−
３ｉの表面が粗くなる。この粗さは表面散乱を増加させ
るのでＴＰＴのチャンネル領域におけるキャリヤの電界
効果（表面）移動度が低下することになる。もし、臨界
温度よシ相当低い温度でａ−Ｓ：Ｌ上にＳｉＯ２を成長
させると、このａ　−Ｓｉは一般に結晶化するに足る時
間を持つことができない。このａ−８ｉ活性層は、ｐ−
８ｉに比べると非秩序性（デグリ・オブ・ディスオーダ
）が大きいのでその電界効果移動度は低い。
〔発明の概要〕
この発明は、平滑な表面を持った非晶質シリコン層を形
成し、この非晶質シリコンを臨界温度まｔ：はそれより
僅かに低い温度で酸化雰囲気中で加熱して上記の平滑表
面上に絶縁層を成長させると共に非晶質シリコン？多結
晶シリコンに変換させる過程を持った、トランジスタの
製造法である。
この結晶化はゆりくシと進行するので上記の平滑表面は
そのま一継持される。こうして得られた多、結晶体より
成るトランジスタは、平滑な界面が無く作られた多結晶
トランジスタや非晶質シリコントランジスタに比べて、
高い７界効果移動度金持つている。
〔詳細な説明と実施例〕
第１図には、たとえばガラスのような材料から成る基板
１２上に形成された薄膜トランジスタ１０が示されてい
る。その活性層１４はｐ−３ｉより成り、基板１２の表
面上にある。活性層１４は、チャンキノ１／領域１８を
間に挾んで各々ｐ十導電型のソースおよびドレンの領域
１６と２０を持っている。活性層１４の上および側方に
は、２酸化シリコン（５１０２）のような第１の絶縁層
２３が設けられている。チャンネル領域１８の上方で第
２の絶縁層２２の内側にはｐ　−８ｉゲート２４がある
。金属化部２６と２８はそれぞれソース領域１６とドレ
ン領域２０に対する雷電的接触全形成している。
第２図は、約５５０’Ｃ〜５７０°Ｃ１好ましくは約５
６０°Ｃの基板温度でシラン（Ｓ：ＬＨ４）から低圧化
学蒸着法（ＬＰＣＶＤ　）全周いて、約１００〜５００
ナノメ−）　、ＴＩ／（ｎｕ）の厚さとなるように活性
層１４を被着すさせる第１工稈を示している。上記の温
度は、非晶質シリコンが多結晶シリコンに急速に変換す
る臨界温度Ｔｃ（約６２０°Ｃ）よシ低いので、活性層
１４は平滑な上表面’Ｌ４ａｉ有するａ−６ｉ、で構成
されている。低温でも結晶化は生じるがその速度は非常
に低いものである。詳しく言えば、結晶化時間は、核発
生が起るに必要な晶出誘導時間とそれからノリコンが生
じた核を中心としてそこから外方へエピタキシャル結晶
化する九めの時間とを含んでいる。これら両過程の速度
は温度が低くなると著しく遅くなる。この活性層上４は
、次いで周知の様にホトレジストとエツチング技法によ
って、形状が画定される。
第３図は、活性層１４全酸化雰囲気中で臨界温度Ｔｃｉ
たはそれよシ僅かに低い温度で加熱する次の工程を示す
。この加熱工程を詳しく言えば、水蒸気１００％の雰囲
気中で約５８０℃乃至６２０℃の温度に加熱して、５ｉ
ｎ２の第１絶縁層２３を形成することである。たとえば
、厚さが６０ｎｍＯ層２３を６００℃で形成するには約
１２０時間を要する。もし必要とするなら、加熱時間を
これよυも長く或いは短くして、よシ厚いまたは薄い絶
縁層２２ａを作ることができる。この工程中に活性層１
４の結晶化（ａ−３ｉからｐ　−Ｓ３への変換）が起る
が、それは充分ゆっくりと（６００’Ｃで数時間か−る
）起るので表面１４ａの平滑さは変らない。従って、完
成したＴＦＴ　１０ば、表面１４ａが平滑に保たれなか
った場合に比べて、より高い電界効果移動度を持つこと
になる。
第４図は、ＬＰＣＶＤ法を使用してＳｉＨ４から厚さが
５００　ｎｍの第２のａ　−Ｓｉ一層を形成する、次の
工程を示す。この層は引続いて通常の方法で画定されて
ゲート２４になる。ｐチャンネルＴＰＴを製作するため
に、次にこの全構体に、矢印３０で示されるように、３
５キロ軍子ポル）　（ｋｅＶ　）で単位面積当シの濃度
８×１０１５イオン／　ｃｍ２ｆもってほう素イオンの
注入を行なう。Ｎチャンネル装置を作る場合には、この
ほう素の代シに隣またはひ素のようなＮ型導電度変更剤
のイオン注入を行なえが良い。チャンネル領域１８はゲ
ート２４によって注入イオンからマスクされるが、ソー
ス領域１６とドレン領域２０はこのイオン注入によって
ｐ十導電型領域となる。
このＴＰＴＩＯは、次に約６００°Ｃで４時間加熱され
て注入イオンを活性化しまたゲート２４２ｐ−３ｊ−に
変換してその抵抗を低下させる。この工程は、水蒸気ま
たは乾燥０２のような酸化雰囲気中で行なうことが望ま
しい。そうすれば、ゲート２４の頂部と側部とに非常に
清浄で（不純物を含まない）かつ非常に薄いＳｉＯ２０
層（図示せず）？形成できる。水蒸気は酸化速度が速い
ので０２よりも好ましい。
上記以後の工程は普通の通りである。Ｓｉ、Ｈ４と０２
の１気圧雰囲気中でＣＶＤ法によりＳｉＯ２の層２２を
約２００乃至１１０００ｎの厚さに被着させる。次にソ
ース領域１６とドレン領域２０に対する接触用開孔を開
け、アルミニウム全スパッタまたは蒸着させた後これを
成形して金属化層２６と２８を形成する。最後に、ＬＰ
ＣＶＤ法金使用してシリコン窒化物の密封層（図示せず
）を被着する。
実施例 Ｔ、ＰＣＶＤ法により５６０’Ｃの温度で被着させ念厚
さが２００　ｎｍの活性層と、１気圧の水蒸気の雰囲気
中で６００”Ｃで１２０時間成畏３せた厚さが６０ｎｌ
ｌｌの絶縁層２有するＴＦＴ　ｉこの発明により製造し
た。こうして得たＴＰＴは、代表的な価として、その導
電率データから算定し−（１５ｃｍ２／　ｖ−ｓ乃至５
０　ａｍ”／ｖ−ｓの範囲の電界効果移動度２持ってい
た。
比較例 上記のこの発明の実施例と同じく、ＬＰＣＶＤ法により
５６０°Ｃで被着した厚さが２００１１ｍの活性層を有
する幾つかのＴＰＴを作成した。しかし、この発明によ
るＴＰＴとは違ってこれらのＴＰＴは、すべてその厚さ
は９０［±５ｎｍであるがそれぞれ’７００’Ｃで１５
時間、７５０℃で６時間、８００℃で２．５時間および
８５０’Ｃで１時間かけて成長させた絶縁層を有するも
のであった。その他の製造パラメータは上記この発明に
よって製造したＴＰＴのそれと同一であった。この様な
ＴＰＴの移動度は１〜４　ｃｍ２／ｖ−ｓであった。
この発明は、液晶表示器用のおよびエレクトロルミネッ
センス表示器用の駆動トランジスタの製造に有効である
。この様な表示器は、標準テレビジョン信号全表示する
場合にその信号が含む周波数の関係で一般に少なくとも
１００ｍ２／ｖ−Ｓの移動度をすることが必要である。
更に、この様なトランジスタを多数必要とするので、そ
の製造方法は低原価のものでなくてはならない。この発
明方法ヲ使って製造したトランジスタは上記のような諸
要求に充分こたえ得るものである。
【図面の簡単な説明】
第１図はこの発明の製造法により製造された一例ＴＰＴ
の横断面図、第２図、第３図および第４図はこの発明の
方法の各順次製造工程期間中における第１図のＴＰＴの
状態２示す横断面図である。 １２・・・基板、１４・・・活性層、１６・・・ソース
領域。 １８・・・チャンネル領域、２０・・・ドレン領域、２
４・・・・ゲート、２３・・・第１の絶縁層、２２−＠
第２の絶縁層。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）形成される層表面が平滑になるように基板上に第
    １の非晶質シリコン層を形成する工程と、この平滑な表
    面を維持したまゝ上記の非晶質シリコン層を酸化雰囲気
    中でシリコンの臨界温度または臨界温度より僅かに低い
    温度で加熱して上記平滑な平面上に絶縁層を形成すると
    共に上記非晶質シリコン層を多結晶シリコン層に変換す
    る工程と、上記絶縁層上にゲートを形成する工程と、上
    記シリコン層中に上記ゲートに近接してソース領域とド
    レン領域を形成する工程と、より成るトランジスタの製
    造法。
JP61186703A 1985-08-09 1986-08-07 トランジスタの製造法 Expired - Lifetime JPH07105501B2 (ja)

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