JP3468781B2 - 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Info
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- JP3468781B2 JP3468781B2 JP29591391A JP29591391A JP3468781B2 JP 3468781 B2 JP3468781 B2 JP 3468781B2 JP 29591391 A JP29591391 A JP 29591391A JP 29591391 A JP29591391 A JP 29591391A JP 3468781 B2 JP3468781 B2 JP 3468781B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、多結晶シリコンによる
薄膜トランジスタの製造方法に関する。
薄膜トランジスタの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】液晶表示装置などに用いられる多結晶シ
リコン薄膜トランジスタは、絶縁基板上に形成されるチ
ャンネル部の多結晶シリコンの移動度を上げ、特性を向
上させるためにいろいろな方法が用いられている。ここ
で、多結晶シリコンの移動度を上げ特性を向上させるた
めには、結晶粒径を大きくする必要があり、たとえばシ
リコンなどのイオン注入で非晶質とした後に、熱処理に
よる固相成長やレーザによる結晶化などで、より大きな
結晶粒へ成長させる方法が採られている。
リコン薄膜トランジスタは、絶縁基板上に形成されるチ
ャンネル部の多結晶シリコンの移動度を上げ、特性を向
上させるためにいろいろな方法が用いられている。ここ
で、多結晶シリコンの移動度を上げ特性を向上させるた
めには、結晶粒径を大きくする必要があり、たとえばシ
リコンなどのイオン注入で非晶質とした後に、熱処理に
よる固相成長やレーザによる結晶化などで、より大きな
結晶粒へ成長させる方法が採られている。
【０００３】また、一般的に、多結晶シリコン薄膜トラ
ンジスタの構造はコプラナ型であり、ゲート絶縁膜とし
て熱酸化膜が使用される。この熱酸化膜は多結晶シリコ
ンを熱酸化することにより形成するが、熱酸化膜の膜厚
の制御が困難である。すなわち、多結晶シリコンは、結
晶粒の配向によって酸化レートが異なるため、結晶粒ご
との酸化膜厚が異なる。
ンジスタの構造はコプラナ型であり、ゲート絶縁膜とし
て熱酸化膜が使用される。この熱酸化膜は多結晶シリコ
ンを熱酸化することにより形成するが、熱酸化膜の膜厚
の制御が困難である。すなわち、多結晶シリコンは、結
晶粒の配向によって酸化レートが異なるため、結晶粒ご
との酸化膜厚が異なる。
【０００４】薄膜トランジスタは小型化の方向にあり、
多結晶シリコンの粒径程度の小さい薄膜トランジスタが
形成されている。このような多結晶シリコンの粒径程度
の薄膜トランジスタを形成した場合、個々のトランジス
タを形成する結晶粒の配向によって特性が異なってしま
う問題が生じる。図１１は同一基板内における多結晶シ
リコン薄膜トランジスタの閾値電圧のばらつきを示して
おり、４．０〜６．５Vの範囲でばらついている。
多結晶シリコンの粒径程度の小さい薄膜トランジスタが
形成されている。このような多結晶シリコンの粒径程度
の薄膜トランジスタを形成した場合、個々のトランジス
タを形成する結晶粒の配向によって特性が異なってしま
う問題が生じる。図１１は同一基板内における多結晶シ
リコン薄膜トランジスタの閾値電圧のばらつきを示して
おり、４．０〜６．５Vの範囲でばらついている。
【０００５】このような問題は、結晶粒径の大きい多結
晶シリコンを使用することにより生じる。図７ないし図
１０は、絶縁基板上に成膜した多結晶シリコンを示して
おり、図７は結晶粒径の小さいもの、図８は結晶粒径の
大きいものである。図９および図１０は、それぞれ図７
および図８の多結晶シリコンを熱酸化した状態を示して
いる。そして、図９は粒径の小さいものを熱酸化したの
で、小さな凹凸はできるが全体としては平坦化された膜
となる。これに対し、図１０は熱酸化した結晶粒が大き
く、酸化膜成膜後の凹凸も結晶粒と同じ大きなものとな
る。
晶シリコンを使用することにより生じる。図７ないし図
１０は、絶縁基板上に成膜した多結晶シリコンを示して
おり、図７は結晶粒径の小さいもの、図８は結晶粒径の
大きいものである。図９および図１０は、それぞれ図７
および図８の多結晶シリコンを熱酸化した状態を示して
いる。そして、図９は粒径の小さいものを熱酸化したの
で、小さな凹凸はできるが全体としては平坦化された膜
となる。これに対し、図１０は熱酸化した結晶粒が大き
く、酸化膜成膜後の凹凸も結晶粒と同じ大きなものとな
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】以上の結果から、粒径
を小さくすると閾値電圧のばらつきの問題点は生じなく
なることがわかる。しかし、多結晶シリコン薄膜トラン
ジスタの移動度はその結晶粒径に比例しており、粒径を
小さくすることはトランジスタ特性の劣化を引き起こし
てしまう。
を小さくすると閾値電圧のばらつきの問題点は生じなく
なることがわかる。しかし、多結晶シリコン薄膜トラン
ジスタの移動度はその結晶粒径に比例しており、粒径を
小さくすることはトランジスタ特性の劣化を引き起こし
てしまう。
【０００７】本発明の目的は、多結晶シリコンの移動度
を低下させることなく、熱酸化膜の均一化を図った薄膜
トランジスタの製造方法を提供することにある。
を低下させることなく、熱酸化膜の均一化を図った薄膜
トランジスタの製造方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、活性層に多結
晶シリコンの薄膜が用いられている薄膜トランジスタの
製造方法において、絶縁基板上に非晶質シリコン薄膜を
形成する薄膜形成工程と、前記非晶質シリコン薄膜を所
定形状にパターニングするパターニング工程と、前記非
晶質シリコン薄膜を熱酸化温度８００℃以上、成膜時間
６時間以下で熱酸化してゲート絶縁膜となる熱酸化膜を
形成するとともに、前記非晶質シリコン薄膜を多結晶シ
リコン薄膜に多結晶化する熱酸化工程と、シリコンイオ
ンを注入して前記多結晶シリコン薄膜を非晶質化して非
晶質シリコン薄膜にする非晶質化工程と、この非晶質シ
リコン薄膜を再結晶化させる再結晶化工程とを具備した
ものである。
晶シリコンの薄膜が用いられている薄膜トランジスタの
製造方法において、絶縁基板上に非晶質シリコン薄膜を
形成する薄膜形成工程と、前記非晶質シリコン薄膜を所
定形状にパターニングするパターニング工程と、前記非
晶質シリコン薄膜を熱酸化温度８００℃以上、成膜時間
６時間以下で熱酸化してゲート絶縁膜となる熱酸化膜を
形成するとともに、前記非晶質シリコン薄膜を多結晶シ
リコン薄膜に多結晶化する熱酸化工程と、シリコンイオ
ンを注入して前記多結晶シリコン薄膜を非晶質化して非
晶質シリコン薄膜にする非晶質化工程と、この非晶質シ
リコン薄膜を再結晶化させる再結晶化工程とを具備した
ものである。
【０００９】また、活性層に多結晶シリコン薄膜が用い
られている薄膜トランジスタの製造方法において、絶縁
基板上に非晶質シリコン薄膜を形成する薄膜形成工程
と、前記非晶質シリコン薄膜を所定形状にパターニング
するパターニング工程と、前記非晶質シリコン薄膜を熱
酸化してゲート絶縁膜となる熱酸化膜を形成するととも
に、前記非晶質シリコン薄膜を結晶粒径が１μｍ以下の
多結晶シリコン薄膜に多結晶化する熱酸化工程と、シリ
コンイオンを注入して前記多結晶シリコン薄膜を非晶質
化して非晶質シリコン薄膜にする非晶質化工程と、この
非晶質シリコン薄膜を再結晶化させる再結晶化工程とを
具備したものである。
られている薄膜トランジスタの製造方法において、絶縁
基板上に非晶質シリコン薄膜を形成する薄膜形成工程
と、前記非晶質シリコン薄膜を所定形状にパターニング
するパターニング工程と、前記非晶質シリコン薄膜を熱
酸化してゲート絶縁膜となる熱酸化膜を形成するととも
に、前記非晶質シリコン薄膜を結晶粒径が１μｍ以下の
多結晶シリコン薄膜に多結晶化する熱酸化工程と、シリ
コンイオンを注入して前記多結晶シリコン薄膜を非晶質
化して非晶質シリコン薄膜にする非晶質化工程と、この
非晶質シリコン薄膜を再結晶化させる再結晶化工程とを
具備したものである。
【００１０】
【作用】本発明は、絶縁基板上に非晶質シリコン薄膜を
形成し、この非晶質シリコン薄膜を熱酸化してゲート絶
縁膜となる熱酸化膜を形成する。非晶質シリコン薄膜を
熱酸化すると粒径が小さいため均一な熱酸化膜が形成さ
れる。さらに、非晶質シリコン薄膜を再結晶化させて大
きな粒径とすることにより、再結晶化した熱酸化膜との
界面は平坦さを保ち、再結晶化により粒径を大きくし、
多結晶シリコンの移動度を上げて特性を向上できるか
ら、閾値電圧のばらつきが小さく、かつ高い移動度を有
する薄膜トランジスタが得られる。また、非晶質シリコ
ン薄膜を結晶粒径が１μｍ以下の多結晶シリコン薄膜に
多結晶化することで、熱酸化膜厚が緻密に制御可能とな
る。さらに、非晶質シリコン薄膜を熱酸化温度８００℃
以上、成膜時間６時間以下で熱酸化して熱酸化膜を形成
しているので、熱酸化温度が８００℃以下より小さく、
または熱酸化時間が６時間を越えた場合に生じる結晶膜
の発生が抑制され、結晶粒子径が１μｍを越えて極大化
し、酸化膜厚の変化が防止される。
形成し、この非晶質シリコン薄膜を熱酸化してゲート絶
縁膜となる熱酸化膜を形成する。非晶質シリコン薄膜を
熱酸化すると粒径が小さいため均一な熱酸化膜が形成さ
れる。さらに、非晶質シリコン薄膜を再結晶化させて大
きな粒径とすることにより、再結晶化した熱酸化膜との
界面は平坦さを保ち、再結晶化により粒径を大きくし、
多結晶シリコンの移動度を上げて特性を向上できるか
ら、閾値電圧のばらつきが小さく、かつ高い移動度を有
する薄膜トランジスタが得られる。また、非晶質シリコ
ン薄膜を結晶粒径が１μｍ以下の多結晶シリコン薄膜に
多結晶化することで、熱酸化膜厚が緻密に制御可能とな
る。さらに、非晶質シリコン薄膜を熱酸化温度８００℃
以上、成膜時間６時間以下で熱酸化して熱酸化膜を形成
しているので、熱酸化温度が８００℃以下より小さく、
または熱酸化時間が６時間を越えた場合に生じる結晶膜
の発生が抑制され、結晶粒子径が１μｍを越えて極大化
し、酸化膜厚の変化が防止される。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に示すｎチャ
ンネルＭＯＳ薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)の製造を参照し
て説明する。
ンネルＭＯＳ薄膜トランジスタ(ＴＦＴ)の製造を参照し
て説明する。
【００１２】図１において、(a)は絶縁基板11上に非単
結晶シリコン薄膜として非晶質シリコン(アモルファス
シリコン)12を、ＬＰ−ＣＶＤ装置により、成膜温度５
５０℃で１７００Å成膜した状態を示している。なお、
非単結晶シリコン薄膜としては、非晶質シリコンに限ら
ず、粒径の小さい多結晶シリコン(ｐ−Ｓｉ)を用いても
よい。また、図２は絶縁基板11上に粒径の小さい多結晶
シリコン薄膜を成膜した状態を示している。この粒径の
小さい多結晶シリコン薄膜を成膜するには、ＬＰ−ＣＶ
Ｄ装置により直接成膜したり、あるいは、ＬＰ−ＣＶＤ
装置、プラズマＣＶＤ装置、スパッタリング装置などで
非晶質シリコン薄膜を成膜し、高温短時間で熱処理する
ことにより小さい結晶粒に再結晶化させたりしている。
結晶シリコン薄膜として非晶質シリコン(アモルファス
シリコン)12を、ＬＰ−ＣＶＤ装置により、成膜温度５
５０℃で１７００Å成膜した状態を示している。なお、
非単結晶シリコン薄膜としては、非晶質シリコンに限ら
ず、粒径の小さい多結晶シリコン(ｐ−Ｓｉ)を用いても
よい。また、図２は絶縁基板11上に粒径の小さい多結晶
シリコン薄膜を成膜した状態を示している。この粒径の
小さい多結晶シリコン薄膜を成膜するには、ＬＰ−ＣＶ
Ｄ装置により直接成膜したり、あるいは、ＬＰ−ＣＶＤ
装置、プラズマＣＶＤ装置、スパッタリング装置などで
非晶質シリコン薄膜を成膜し、高温短時間で熱処理する
ことにより小さい結晶粒に再結晶化させたりしている。
【００１３】このように成膜した非晶質シリコン12を所
定の島形状にパターニングした後、ドライ酸素雰囲気中
で９００℃で熱酸化する。
定の島形状にパターニングした後、ドライ酸素雰囲気中
で９００℃で熱酸化する。
【００１４】また、図１(b)で示すように、熱酸化膜13
を５００Å成膜する。この熱酸化膜13の成膜中に非晶質
シリコン12は結晶化するが、高温かつ短時間であるため
小粒径の多結晶シリコン14となる。すなわち、粒径の小
さい多結晶シリコンを熱酸化した状態と同一となり、熱
酸化膜13は均一な膜厚に形成される。また、図３には非
単結晶シリコン薄膜である図２で示した粒径の小さい多
結晶シリコン薄膜を熱酸化した状態を示しており、粒径
が小さいため均一な熱酸化膜13が形成されている。な
お、このように粒径の小さい多結晶シリコン薄膜を熱酸
化するのではなく、前述のようにＬＰ−ＣＶＤ装置、プ
ラズマＣＶＤ装置、スパッタリング装置などで絶縁基板
上に成膜された非晶質のシリコン薄膜をそのまま熱酸化
し、熱酸化時に高温短時間の固相成長を同時に行わせる
ことにより、図３で示す粒径の小さい多結晶シリコン14
と均一な熱酸化膜13とを得るようにしてもよい。
を５００Å成膜する。この熱酸化膜13の成膜中に非晶質
シリコン12は結晶化するが、高温かつ短時間であるため
小粒径の多結晶シリコン14となる。すなわち、粒径の小
さい多結晶シリコンを熱酸化した状態と同一となり、熱
酸化膜13は均一な膜厚に形成される。また、図３には非
単結晶シリコン薄膜である図２で示した粒径の小さい多
結晶シリコン薄膜を熱酸化した状態を示しており、粒径
が小さいため均一な熱酸化膜13が形成されている。な
お、このように粒径の小さい多結晶シリコン薄膜を熱酸
化するのではなく、前述のようにＬＰ−ＣＶＤ装置、プ
ラズマＣＶＤ装置、スパッタリング装置などで絶縁基板
上に成膜された非晶質のシリコン薄膜をそのまま熱酸化
し、熱酸化時に高温短時間の固相成長を同時に行わせる
ことにより、図３で示す粒径の小さい多結晶シリコン14
と均一な熱酸化膜13とを得るようにしてもよい。
【００１５】ここで、熱酸化により熱酸化膜13が形成さ
れた多結晶化されたシリコンの性質として、移動度は３
０cm２/Vsec以下、結晶粒径１μｍ以下となっているこ
とが好ましい。このような条件を満足していれば前述の
ように熱酸化膜13厚に大きな変化は見られず、熱酸化膜
13厚が緻密に制御可能となる。
れた多結晶化されたシリコンの性質として、移動度は３
０cm２/Vsec以下、結晶粒径１μｍ以下となっているこ
とが好ましい。このような条件を満足していれば前述の
ように熱酸化膜13厚に大きな変化は見られず、熱酸化膜
13厚が緻密に制御可能となる。
【００１６】また、多結晶シリコン14を得るための熱酸
化条件は、高温で短時間熱酸化することが好ましく、た
とえば８００℃以上で、成膜時間は６時間以下とすると
よい。すなわち、熱酸化温度が８００℃より小さいと、
結晶核の発生が抑制され、結晶粒子径が１μｍを越えて
極大化し、酸化膜厚に変化を生じることがあるためであ
る。また、熱酸化時間が６時間を越えても、やはり結晶
粒子径が１μｍを越えて極大化し、熱酸化膜13厚に変化
を生じることがあるためである。
化条件は、高温で短時間熱酸化することが好ましく、た
とえば８００℃以上で、成膜時間は６時間以下とすると
よい。すなわち、熱酸化温度が８００℃より小さいと、
結晶核の発生が抑制され、結晶粒子径が１μｍを越えて
極大化し、酸化膜厚に変化を生じることがあるためであ
る。また、熱酸化時間が６時間を越えても、やはり結晶
粒子径が１μｍを越えて極大化し、熱酸化膜13厚に変化
を生じることがあるためである。
【００１７】この後、熱酸化膜13上からシリコンイオン
をドーズ量５×１０１５個/cm２、加速電圧１５０keVで
注入し、チャンネル多結晶シリコンを完全に非晶質化し
て非晶質シリコン薄膜にする。そして、これを６００℃
の窒素雰囲気中で６０時間熱処理し、図１(c)で示すよ
うに、チャンネル部のシリコンを再結晶化する。この熱
処理は比較的低温で長時間行なわれるため、大粒径の多
結晶シリコン15として再結晶化する。
をドーズ量５×１０１５個/cm２、加速電圧１５０keVで
注入し、チャンネル多結晶シリコンを完全に非晶質化し
て非晶質シリコン薄膜にする。そして、これを６００℃
の窒素雰囲気中で６０時間熱処理し、図１(c)で示すよ
うに、チャンネル部のシリコンを再結晶化する。この熱
処理は比較的低温で長時間行なわれるため、大粒径の多
結晶シリコン15として再結晶化する。
【００１８】図４は、図３で示した粒径の小さい多結晶
シリコン14に、薄膜トランジスタの特性に影響を与えな
いシリコンなどのイオンを注入し、非晶質化した非晶質
シリコン薄膜を形成した状態を示している。そして、こ
のように非晶質化したものに対して、６００℃程度の温
度で長時間の熱処理を加えることにより、図５で示すよ
うに、活性層に大きな粒径の多結晶シリコン15として再
結晶化している。
シリコン14に、薄膜トランジスタの特性に影響を与えな
いシリコンなどのイオンを注入し、非晶質化した非晶質
シリコン薄膜を形成した状態を示している。そして、こ
のように非晶質化したものに対して、６００℃程度の温
度で長時間の熱処理を加えることにより、図５で示すよ
うに、活性層に大きな粒径の多結晶シリコン15として再
結晶化している。
【００１９】なお、図５に示すように大きな粒径の状態
に再結晶化させるには、上述のような熱処理による固相
成長に限らず、図３の状態にあるものを、熱酸化膜13を
通してレーザアニールにより結晶化させたり、赤外線に
よるラピッドサーマルアニールによって再結晶化させて
もよい。
に再結晶化させるには、上述のような熱処理による固相
成長に限らず、図３の状態にあるものを、熱酸化膜13を
通してレーザアニールにより結晶化させたり、赤外線に
よるラピッドサーマルアニールによって再結晶化させて
もよい。
【００２０】いずれの方法によっても、再結晶化した多
結晶シリコン15と熱酸化膜13との界面は、粒径の小さい
多結晶シリコン14を熱酸化したものと同じ平坦さを保
ち、かつ再結晶化により粒径を大きくし、多結晶シリコ
ン15の移動度を上げて特性を向上させることができる。
結晶シリコン15と熱酸化膜13との界面は、粒径の小さい
多結晶シリコン14を熱酸化したものと同じ平坦さを保
ち、かつ再結晶化により粒径を大きくし、多結晶シリコ
ン15の移動度を上げて特性を向上させることができる。
【００２１】ここまでの工程により、均一な膜厚の熱酸
化膜13と、大きな粒子径の多結晶シリコン15とを得るこ
とができ、多結晶シリコン薄膜トランジスタの移動度を
低下させずに熱酸化膜13を均一にできる。
化膜13と、大きな粒子径の多結晶シリコン15とを得るこ
とができ、多結晶シリコン薄膜トランジスタの移動度を
低下させずに熱酸化膜13を均一にできる。
【００２２】これ以降の工程は、通常のｎチャンネルＭ
ＯＳＴＦＴの製造工程と同じである。すなわち、図１
(d)で示すように、ゲート電極16として、ＬＰ−ＣＶＤ
装置により多結晶シリコン15を、６５０℃で４０００Å
成膜しパターニングする。その後、図１(e)で示すよう
に、ソース、ドレイン領域を自己整合で形成するため
に、イオン注入装置によりＰイオンをドーズ量１×１０
１６個/cm２、加速電圧５５keVで注入する。
ＯＳＴＦＴの製造工程と同じである。すなわち、図１
(d)で示すように、ゲート電極16として、ＬＰ−ＣＶＤ
装置により多結晶シリコン15を、６５０℃で４０００Å
成膜しパターニングする。その後、図１(e)で示すよう
に、ソース、ドレイン領域を自己整合で形成するため
に、イオン注入装置によりＰイオンをドーズ量１×１０
１６個/cm２、加速電圧５５keVで注入する。
【００２３】次に、図１(f)で示すように、層間絶縁膜1
7として、ＬＰ−ＣＶＤ装置によりシリコン酸化膜を８
３０℃で４０００Å成膜するとともに、この層間絶縁膜
17にコンタクトホール18をパターニングする。その後、
図１(g)で示すように、アルミニウム(Ａｌ)電極19を形
成すべく、スパッタ装置によりアルミニウムを７５００
Å成膜し、パターニングすることにより、ｎチャンネル
ＭＯＳＴＦＴの製造工程を終了する。
7として、ＬＰ−ＣＶＤ装置によりシリコン酸化膜を８
３０℃で４０００Å成膜するとともに、この層間絶縁膜
17にコンタクトホール18をパターニングする。その後、
図１(g)で示すように、アルミニウム(Ａｌ)電極19を形
成すべく、スパッタ装置によりアルミニウムを７５００
Å成膜し、パターニングすることにより、ｎチャンネル
ＭＯＳＴＦＴの製造工程を終了する。
【００２４】図６は上記実施例により制作された多結晶
シリコン薄膜トランジスタの閾値電圧のばらつきを示し
ている。図６から明らかなように、閾値電圧は５．０〜
５．５V付近に集中しており、図１１の従来装置のばら
つきと比較すると、ばらつきが小さくなっている。ま
た、トランジスタの電界効果移動度は上記実施例のよう
にしない場合１００cm２/Vsecであったが上記実施例に
よって変化は見られなかった。
シリコン薄膜トランジスタの閾値電圧のばらつきを示し
ている。図６から明らかなように、閾値電圧は５．０〜
５．５V付近に集中しており、図１１の従来装置のばら
つきと比較すると、ばらつきが小さくなっている。ま
た、トランジスタの電界効果移動度は上記実施例のよう
にしない場合１００cm２/Vsecであったが上記実施例に
よって変化は見られなかった。
【００２５】なお、上記実施例では、１層目の多結晶シ
リコン15に、非晶質のシリコン薄膜を用いたが、これに
代ってＬＰ−ＣＶＤ装置により６５０℃で成膜した多結
晶シリコンを用いても同様の効果が得られた。また、ｎ
チャンネルＭＯＳＴＦＴについて説明したが、ｐチャン
ネルＭＯＳＴＦＴについても有効である。
リコン15に、非晶質のシリコン薄膜を用いたが、これに
代ってＬＰ−ＣＶＤ装置により６５０℃で成膜した多結
晶シリコンを用いても同様の効果が得られた。また、ｎ
チャンネルＭＯＳＴＦＴについて説明したが、ｐチャン
ネルＭＯＳＴＦＴについても有効である。
【００２６】
【発明の効果】本発明によれば、多結晶シリコン薄膜ト
ランジスタの移動度を低下させることなくゲート絶縁膜
となる熱酸化膜を均一にできるので、同一基板上に特性
のばらつきの少ない薄膜トランジスタ、例えば閾値電圧
のばらつきが小さく、かつ高い移動度を有する薄膜トラ
ンジスタを得ることができる。また、多結晶シリコン薄
膜の結晶粒径を１μｍ以下にすることで、熱酸化膜厚を
緻密に制御できる。
ランジスタの移動度を低下させることなくゲート絶縁膜
となる熱酸化膜を均一にできるので、同一基板上に特性
のばらつきの少ない薄膜トランジスタ、例えば閾値電圧
のばらつきが小さく、かつ高い移動度を有する薄膜トラ
ンジスタを得ることができる。また、多結晶シリコン薄
膜の結晶粒径を１μｍ以下にすることで、熱酸化膜厚を
緻密に制御できる。
【図１】本発明による薄膜トランジスタの製造方法の一
実施例を示す工程図である。
実施例を示す工程図である。
【図２】同上一工程を示す説明図である。
【図３】同上他の工程を示す説明図である。
【図４】同上他の工程を示す説明図である。
【図５】同上他の工程を示す説明図である。
【図６】同上多結晶シリコン薄膜トランジスタの閾値電
圧のばらつきを示すグラフである。
圧のばらつきを示すグラフである。
【図７】多結晶シリコンの小粒径の形状を説明する説明
図である。
図である。
【図８】多結晶シリコンの大粒径の形状を説明する説明
図である。
図である。
【図９】多結晶シリコンの小粒径の熱酸化膜の形状を説
明する説明図である。
明する説明図である。
【図１０】多結晶シリコンの大粒径の熱酸化膜の形状を
説明する説明図である。
説明する説明図である。
【図１１】従来の多結晶シリコン薄膜トランジスタの閾
値電圧のばらつきを示すグラフである。
値電圧のばらつきを示すグラフである。
11 絶縁基板
13 熱酸化膜
14,15 多結晶シリコン
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭56−88317（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−39070（ＪＰ，Ａ)
特開 昭62−104021（ＪＰ，Ａ)
特開 昭56−80126（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−254720（ＪＰ，Ａ)
特開 昭60−91623（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−137412（ＪＰ，Ａ)
特開 昭61−174621（ＪＰ，Ａ)
Claims (4)
- 【請求項１】 活性層に多結晶シリコンの薄膜が用いら
れている薄膜トランジスタの製造方法において、 絶縁基板上に非晶質シリコン薄膜を形成する薄膜形成工
程と、 前記非晶質シリコン薄膜を所定形状にパターニングする
パターニング工程と、 前記非晶質シリコン薄膜を熱酸化温度８００℃以上、成
膜時間６時間以下で熱酸化してゲート絶縁膜となる熱酸
化膜を形成するとともに、前記非晶質シリコン薄膜を多
結晶シリコン薄膜に多結晶化する熱酸化工程と、シリコンイオンを注入して前記多結晶シリコン薄膜を非
晶質化して非晶質シリコン薄膜にする非晶質化工程と、 この非晶質 シリコン薄膜を再結晶化させる再結晶化工程
とを具備したことを特徴とする薄膜トランジスタの製造
方法。 - 【請求項２】 活性層に多結晶シリコン薄膜が用いられ
ている薄膜トランジスタの製造方法において、 絶縁基板上に非晶質シリコン薄膜を形成する薄膜形成工
程と、 前記非晶質シリコン薄膜を所定形状にパターニングする
パターニング工程と、 前記非晶質シリコン薄膜を熱酸化してゲート絶縁膜とな
る熱酸化膜を形成するとともに、前記非晶質シリコン薄
膜を結晶粒径が１μｍ以下の多結晶シリコン薄膜に多結
晶化する熱酸化工程と、シリコンイオンを注入して前記多結晶シリコン薄膜を非
晶質化して非晶質シリコン薄膜にする非晶質化工程と、 この非晶質 シリコン薄膜を再結晶化させる再結晶化工程
とを具備したことを特徴とする薄膜トランジスタの製造
方法。 - 【請求項３】 熱酸化工程は、非晶質シリコン薄膜を熱
酸化温度８００℃以上、成膜時間６時間以下で熱酸化し
て熱酸化膜を形成することを特徴とする請求項２記載の
薄膜トランジスタの製造方法。 - 【請求項４】 熱酸化工程は、ドライ酸素雰囲気中です
ることを特徴とする請求項１ないし３いずれか記載の薄
膜トランジスタの製造方法。
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|---|---|---|---|
| JP29591391A JP3468781B2 (ja) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29591391A JP3468781B2 (ja) | 1991-11-12 | 1991-11-12 | 薄膜トランジスタの製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPH05136168A JPH05136168A (ja) | 1993-06-01 |
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|---|---|---|---|---|
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-
1991
- 1991-11-12 JP JP29591391A patent/JP3468781B2/ja not_active Expired - Fee Related
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