JPH10135462A

JPH10135462A - 薄膜トランジスタ

Info

Publication number: JPH10135462A
Application number: JP8285426A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Sano; 浩佐野; Ikunori Kobayashi; 郁典小林
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-10-28
Filing date: 1996-10-28
Publication date: 1998-05-22

Abstract

(57)【要約】【課題】ゲート絶縁膜からの水の脱離・拡散の影響に
よって引き起こされる、アルミニウムを主成分とするゲ
ート電極のヒロック発生密度増加およびヒロック肥大化
を抑制できる薄膜トランジスタを実現する。【解決手段】酸化シリコンからなるゲート絶縁膜４上
に形成されるゲート電極が、高融点金属からなる第１の
ゲート電極６と、第１のゲート電極６上に形成したＡｌ
を主成分とする金属の第２のゲート電極７とからなる。
このように、酸化シリコンからなるゲート絶縁膜４とＡ
ｌを主成分とする金属からなる第２のゲート電極７との
間に、水の阻止能力の高い高融点金属からなる第１のゲ
ート電極６を設けたことにより、ゲート絶縁膜４の酸化
シリコンからの水の脱離・拡散の影響が、第１のゲート
電極６により阻止され、第２のゲート電極７まで及ぶこ
とがないため、第２のゲート電極７のヒロック発生密度
増加およびヒロック肥大化を抑制できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、液晶表示装置やイ
メージセンサ等に応用される薄膜トランジスタに関する
ものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、家庭用ビデオカメラのビューファ
インダーやノート型パソコンなどに液晶表示装置が搭載
されているが、これらの液晶表示装置のなかでも高画質
表示が可能なアクティブマトリックス型液晶表示装置が
特に注目されている。このアクティブマトリックス型液
晶表示装置には、画素電極のスイッチング素子として、
薄膜トランジスタ（ＴｈｉｎＦｉｌｍＴｒａｎｓｉ
ｓｔｏｒ）がよく用いられている。

【０００３】このような従来の薄膜トランジスタの例
が、特願平６−１０９２３４号に記載されている。この
従来の薄膜トランジスタについて、図４を参照しながら
説明する。図４は従来の薄膜トランジスタの断面図であ
り、１はガラス基板、２は半導体層、３はソース・ドレ
イン領域、４はゲート絶縁膜、７はゲート電極、８は層
間絶縁膜、９はソース・ドレイン電極である。

【０００４】この従来の薄膜トランジスタは、ガラス基
板１上に半導体層２およびソースドレイン領域３が形成
され、その上にゲート絶縁膜４が形成され、さらにその
上にゲート電極７が形成されている。そして、層間絶縁
膜８が形成され、その上に、コンタクトホールを介して
ソースドレイン領域３に接続されたソース・ドレイン電
極９が形成されている。

【０００５】以上のように構成された従来の薄膜トラン
ジスタでは、ゲート絶縁膜４として酸化シリコンが、ま
た、ゲート電極７としてＡｌ（アルミニウム）がよく用
いられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記従来
の構成では、以下の問題を有していた。ゲート絶縁膜４
に用いている酸化シリコンは、形成方法による違いはあ
るものの吸湿性・透湿性が比較的高い材料であり、我々
の検討結果によると、酸化シリコン上にアルミニウムが
形成されている場合、酸化シリコンに含まれる水の脱離
・拡散が主原因となって、その上層のゲート電極７であ
るアルミニウムのヒロックの発生密度増加およびヒロッ
ク肥大化という問題を引き起こしていることがわかっ
た。このように、ゲート電極７であるアルミニウムのヒ
ロックが増加・肥大化すると、ゲート電極７の上層に形
成した層間絶縁膜８の絶縁性が低下して配線間の短絡が
発生しやすくなるという欠点を有していた。

【０００７】また、ゲート絶縁膜４のショート等による
不良発生率の低下および絶縁耐圧の向上のため、ゲート
絶縁膜４として、酸化シリコンの上に酸化タンタルを形
成した積層膜を用いた場合にも、同様に、酸化シリコン
および酸化タンタルからの水の脱離・拡散が主原因とな
り、ゲート電極７のヒロックの発生密度増加およびヒロ
ック肥大化という問題を引き起こす。なお、酸化タンタ
ルは比誘電率が高いため、ゲート絶縁膜を厚くしても、
トランジスタの電流駆動能力があまり低下しない。

【０００８】本発明は、ゲート絶縁膜からの水の脱離・
拡散の影響によって引き起こされる、アルミニウムを主
成分とするゲート電極のヒロック発生密度増加およびヒ
ロック肥大化を抑制することができる薄膜トランジスタ
を提供することを目的としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の薄膜トラ
ンジスタは、半導体層上に酸化シリコン層を含むゲート
絶縁膜を介してアルミニウムを主成分とする金属層を含
むゲート電極を形成した薄膜トランジスタであって、ゲ
ート電極は、ゲート絶縁膜上に高融点金属層を形成し、
この高融点金属層上にアルミニウムを主成分とする金属
層を形成したことを特徴とする。

【００１０】この構成によれば、酸化シリコン層を含む
ゲート絶縁膜と、アルミニウムを主成分とする金属層と
の間に、高融点金属層を形成したことにより、ゲート絶
縁膜の酸化シリコン層からの水の脱離・拡散の影響が高
融点金属層により阻止され、アルミニウムを主成分とす
る金属層まで及ぶことなく、アルミニウムを主成分とす
る金属層のヒロック発生密度増加およびヒロック肥大化
を抑制することができる。

【００１１】請求項２記載の薄膜トランジスタは、請求
項１記載の薄膜トランジスタにおいて、ゲート絶縁膜
は、酸化シリコン層上にゲート電極と接する酸化タンタ
ル層を形成したことを特徴とする。この構成によれば、
ゲート絶縁膜を構成する酸化シリコン層および酸化タン
タル層からの水の脱離・拡散の影響がアルミニウムを主
成分とする金属層まで及ぶことなく、アルミニウムを主
成分とする金属層のヒロック発生密度増加およびヒロッ
ク肥大化を抑制することができる。

【００１２】請求項３記載の薄膜トランジスタは、請求
項１または２記載の薄膜トランジスタにおいて、高融点
金属層は、Ｔａ，Ｔｉ，ＣｒまたはＭｏを主成分とし、
膜厚を３０〜１５０ｎｍとしたことを特徴とする。この
ように、材料および膜厚を設定することにより、高融点
金属層の形成・加工を容易に行うことができる。

【００１３】請求項４記載の薄膜トランジスタは、半導
体層上に酸化シリコン層を含むゲート絶縁膜を介してア
ルミニウムを主成分とする金属層を含むゲート電極を形
成した薄膜トランジスタであって、ゲート絶縁膜は、ゲ
ート電極と接する面に窒化シリコン層を設けたことを特
徴とする。この構成によれば、ゲート絶縁膜のゲート電
極と接する面に窒化シリコン層を設けたことにより、ゲ
ート電極とゲート絶縁膜の酸化シリコン層との間に窒化
シリコン層が介在し、ゲート絶縁膜の酸化シリコン層か
らの水の脱離・拡散の影響が窒化シリコン層により阻止
され、ゲート電極のアルミニウムを主成分とする金属層
まで及ぶことなく、アルミニウムを主成分とする金属層
のヒロック発生密度増加およびヒロック肥大化を抑制す
ることができる。

【００１４】請求項５記載の薄膜トランジスタは、請求
項１，２，３または４記載の薄膜トランジスタにおい
て、アルミニウムを主成分とする金属層は、ジルコニウ
ムを０．５〜１０ａｔｏｍｉｃ％またはネオジウムを２
〜５ａｔｏｍｉｃ％含むことを特徴とする。なお、ａｔ
ｏｍｉｃ％は、総原子数に対してある原子の含まれる数
の割合を示し、例えば、１００個の原子のうち１０個が
ジルコニウムであれば、ジルコニウムが１０ａｔｏｍｉ
ｃ％含まれていることになる。

【００１５】このような不純物を添加したアルミ合金
を、アルミニウムを主成分とする金属層として用いるこ
とによって、高純度のアルミニウムを用いた場合よりも
ヒロックの発生を抑制することができる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。〔第１の実施の形態〕図１は本発明の第１の実施の形態
における薄膜トランジスタの断面図を示すものである。
図１において、１はガラス基板、２は半導体層、３はソ
ース・ドレイン領域、４は酸化シリコンからなるゲート
絶縁膜、６はＭｏ等の高融点金属からなる第１のゲート
電極、７はＡｌを主成分とする金属からなる第２のゲー
ト電極、８は層間絶縁膜、９はソース・ドレイン電極で
ある。

【００１７】この第１の実施の形態の薄膜トランジスタ
は、ゲート電極が、ゲート絶縁膜４上に形成した高融点
金属からなる第１のゲート電極６と、この第１のゲート
電極６上に形成したＡｌを主成分とする金属からなる第
２のゲート電極７とからなることを特徴とする。すなわ
ち、酸化シリコンからなるゲート絶縁膜４とＡｌを主成
分とする金属からなる第２のゲート電極７との間に、水
の阻止能力の高い高融点金属からなる第１のゲート電極
６を設けている。

【００１８】このように構成される薄膜トランジスタに
ついて、その製造方法の一例を以下に説明する。まず、
ガラス基板１上に、半導体層２の前駆体として、減圧Ｃ
ＶＤ法により膜厚５０ｎｍの非晶質シリコンを成膜し、
フォトリソグラフィーおよびエッチングを用いて島状に
加工する。次に、例えば波長３０８ｎｍのＸｅＣｌレー
ザを照射し、結晶化させて半導体層２として多結晶シリ
コンを形成する。その上に、ゲート絶縁膜４として常圧
ＣＶＤ法により膜厚１００ｎｍの酸化シリコンを形成す
る。さらに、第１のゲート電極６となる膜厚１００ｎｍ
のＭｏと、第２のゲート電極７となる膜厚１００ｎｍの
Ａｌ−３．５ａｔｏｍｉｃ％Ｎｄとの積層膜をスパッタ
法により成膜し、フォトリソグラフィーおよびエッチン
グを用いて加工する。

【００１９】次に、第１のゲート電極６および第２のゲ
ート電極７をマスクとして、ドナーとなる燐を半導体層
２の一部領域に導入して、ソース・ドレイン領域３を形
成する。このとき、例えば高周波放電プラズマによりガ
スを分解して少なくとも導入すべき元素を含むイオンを
生成し、そのイオンを質量分離をせずに加速電圧によっ
て加速して活性半導体薄層に導入する方法（イオン・ド
ーピング法）によって、水素ガスで希釈したホスフィン
ガスを用いてドナーとなる燐を導入することにより、４
００℃程度の熱処理によって充分に不純物を活性化する
ことができる。そして、層間絶縁膜８として例えば常圧
ＣＶＤ法により膜厚３００ｎｍの二酸化シリコンを形成
した後、フォトリソグラフィーおよびエッチングによっ
てコンタクトホールを形成する。さらに、ソース・ドレ
イン電極９を例えば膜厚７００ｎｍのＴｉを成膜し、加
工して薄膜トランジスタが完成する。

【００２０】この第１の実施の形態によれば、ゲート絶
縁膜４の酸化シリコンからの水の脱離・拡散の影響が、
この層の上に形成したＭｏ等の高融点金属からなる第１
のゲート電極６により阻止され、Ａｌを主成分とする第
２のゲート電極７まで及ぶことがないため、第２のゲー
ト電極７のヒロック発生密度増加およびヒロック肥大化
を抑制することができる。これによって、層間絶縁膜８
の絶縁不良の発生しにくい薄膜トランジスタが得られ
る。

【００２１】〔第２の実施の形態〕図２は本発明の第２
の実施の形態における薄膜トランジスタの断面図を示す
ものである。図２において、１はガラス基板、２は半導
体層、３はソース・ドレイン領域、４は酸化シリコンか
らなる第１のゲート絶縁膜、５は窒化シリコンからなる
第２のゲート絶縁膜、７はＡｌを主成分とする金属から
なるゲート電極、８は層間絶縁膜、９はソース・ドレイ
ン電極である。

【００２２】この第２の実施の形態の薄膜トランジスタ
は、ゲート絶縁膜が、酸化シリコンからなる第１のゲー
ト絶縁膜４と、窒化シリコンからなりゲート電極７と接
する第２のゲート絶縁膜５とからなることを特徴とす
る。すなわち、酸化シリコンからなる第１のゲート絶縁
膜４とＡｌを主成分とする金属からなるゲート電極７と
の間に、水の阻止能力の高い窒化シリコンからなる第２
のゲート絶縁膜５を設けている。

【００２３】このように構成される薄膜トランジスタに
ついて、その製造方法の一例を以下に説明する。まず、
ガラス基板１上に、半導体層２の前駆体として、減圧Ｃ
ＶＤ法により膜厚５０ｎｍの非晶質シリコンを成膜し、
フォトリソグラフィーおよびエッチングを用いて島状に
加工する。次に、例えば波長３０８ｎｍのＸｅＣｌレー
ザを照射し、結晶化させて半導体層２として多結晶シリ
コンを形成する。その上に、第１のゲート絶縁膜４とし
て常圧ＣＶＤ法により膜厚１００ｎｍの酸化シリコンを
形成する。さらに、第２のゲート絶縁膜５としてプラズ
マＣＶＤ法により膜厚５０ｎｍの窒化シリコンを形成す
る。この上に、第１のゲート電極７として膜厚２００ｎ
ｍのＡｌ−３．５ａｔｏｍｉｃ％Ｎｄをスパッタ法によ
り成膜し、フォトリソグラフィーおよびエッチングを用
いて加工する。

【００２４】次に、例えばイオンドーピング法を用い
て、ゲート電極７をマスクとしてドナーとなる燐を半導
体層２の一部領域に導入して、ソース・ドレイン領域３
を形成する。そして、層間絶縁膜８として例えば常圧Ｃ
ＶＤ法により膜厚３００ｎｍの二酸化シリコンを形成し
た後、フォトリソグラフィーおよびエッチングによって
コンタクトホールを形成する。さらに、ソース・ドレイ
ン電極９を例えば膜厚７００ｎｍのＴｉを成膜し、加工
して薄膜トランジスタが完成する。

【００２５】この第２の実施の形態によれば、第１のゲ
ート絶縁膜４の酸化シリコンからの水の脱離・拡散の影
響が、この層の上に形成した第２のゲート絶縁膜５の窒
化シリコンにより阻止され、Ａｌを主成分とするゲート
電極７まで及ぶことがないため、ゲート電極７のヒロッ
ク発生密度増加およびヒロック肥大化を抑制することが
できる。これによって、層間絶縁膜８の絶縁不良の発生
しにくい薄膜トランジスタが得られる。

【００２６】〔第３の実施の形態〕図３は本発明の第３
の実施の形態における薄膜トランジスタの断面図を示す
ものである。図３において、１はガラス基板、２は半導
体層、３はソース・ドレイン領域、４は酸化シリコンか
らなる第１のゲート絶縁膜、４ａは酸化タンタルからな
る第２のゲート絶縁膜、６はＭｏ等の高融点金属からな
る第１のゲート電極、７はＡｌを主成分とする金属から
なる第２のゲート電極、８は層間絶縁膜、９はソース・
ドレイン電極である。

【００２７】この第３の実施の形態の薄膜トランジスタ
は、第１の実施の形態同様、ゲート電極が、ゲート絶縁
膜４上に形成した高融点金属からなる第１のゲート電極
６と、この第１のゲート電極６上に形成したＡｌを主成
分とする金属からなる第２のゲート電極７とからなり、
さらに、ゲート絶縁膜が、酸化シリコンからなる第１の
ゲート絶縁膜４と、その上に形成した酸化タンタルから
なる第２のゲート絶縁膜４ａとからなることを特徴とす
る。すなわち、酸化シリコンと酸化タンタルの積層膜か
らなるゲート絶縁膜（４，４ａ）と、Ａｌを主成分とす
る金属からなる第２のゲート電極７との間に、水の阻止
能力の高い高融点金属からなる第１のゲート電極６を設
けている。

【００２８】このように構成される薄膜トランジスタに
ついて、その製造方法の一例を以下に説明する。まず、
ガラス基板１上に、半導体層２の前駆体として、減圧Ｃ
ＶＤ法により膜厚５０ｎｍの非晶質シリコンを成膜し、
フォトリソグラフィーおよびエッチングを用いて島状に
加工する。次に、例えば波長３０８ｎｍのＸｅＣｌレー
ザを照射し、結晶化させて半導体層２として多結晶シリ
コンを形成する。その上に、第１のゲート絶縁膜４とし
て常圧ＣＶＤ法により膜厚１００ｎｍの酸化シリコンを
形成し、さらに、第２のゲート絶縁膜４ａとしてスパッ
タ法により膜厚５０ｎｍの酸化タンタルを形成する。そ
して、第１のゲート電極６となる膜厚１００ｎｍのＭｏ
と、第２のゲート電極７となる膜厚２００ｎｍのＡｌ−
３．５ａｔｏｍｉｃ％Ｎｄとの積層膜をスパッタ法によ
り成膜し、フォトリソグラフィーおよびエッチングを用
いて加工する。

【００２９】次に、例えばイオンドーピング法を用い
て、第１のゲート電極６および第２のゲート電極７をマ
スクとして、ドナーとなる燐を半導体層２の一部領域に
導入して、ソース・ドレイン領域３を形成する。そし
て、層間絶縁膜８として例えば常圧ＣＶＤ法により膜厚
３００ｎｍの二酸化シリコンを形成した後、フォトリソ
グラフィーおよびエッチングによってコンタクトホール
を形成する。さらに、ソース・ドレイン電極９を例えば
膜厚７００ｎｍのＴｉを成膜し、加工して薄膜トランジ
スタが完成する。

【００３０】この第３の実施の形態によれば、第１，第
２のゲート絶縁膜４，４ａの酸化シリコンおよび酸化タ
ンタルからの水の脱離・拡散の影響が、この層の上に形
成したＭｏ等の高融点金属からなる第１のゲート電極６
により阻止され、Ａｌを主成分とする第２のゲート電極
７まで及ぶことがないため、第２のゲート電極７のヒロ
ック発生密度増加およびヒロック肥大化を抑制すること
ができる。これによって、層間絶縁膜８の絶縁不良の発
生しにくい薄膜トランジスタが得られる。

【００３１】なお、第１，第３の実施の形態では、第１
のゲート電極６としてＭｏを用いたが、これは水の阻止
能力の高い高融点金属なら何でもよく、Ｔａ，Ｔｉ，Ｃ
ｒやこれらを主成分とする金属などでもよい。また、第
１のゲート電極６として、Ｔａ，Ｔｉ，ＣｒまたはＭｏ
を主成分とする金属を用い、膜厚を３０〜１５０ｎｍと
することにより、形成・加工を容易に行うことができ
る。

【００３２】なお、第１，第３の実施の形態では、第２
のゲート電極７として、また、第２の実施の形態では、
ゲート電極７として、Ａｌ−３．５ａｔｏｍｉｃ％Ｎｄ
を用いたが、これはＡｌを主成分とする金属なら何でも
よく、例えばＡｌ−５ａｔｏｍｉｃ％Ｚｒやｐｕｒｅ−
Ａｌなどでもよい。また、ゲート電極７となるＡｌを主
成分とする金属として、ジルコニウム（Ｚｒ）を０．５
〜１０ａｔｏｍｉｃ％またはネオジウム（Ｎｄ）を２〜
５ａｔｏｍｉｃ％含むＡｌ合金を用いることにより、高
純度のＡｌよりもヒロックの発生を抑えることができ
る。

【００３３】また、図１〜図３に示す第１〜第３の実施
の形態の他、半導体層上に、酸化シリコン層を含むゲー
ト絶縁膜を介してアルミニウムを主成分とする金属層を
含むゲート電極を形成した薄膜トランジスタであって、
少なくともゲート電極のゲート絶縁膜と接する面に高融
点金属の層を設けた構成であれば同様の効果が得られる
し、また、少なくともゲート絶縁膜のゲート電極と接す
る面に窒化シリコンの層を設けた構成であれば同様の効
果が得られる。例えば、下層から順に酸化シリコン層，
酸化タンタル層，窒化シリコン層を形成してゲート絶縁
膜とし、その上にアルミニウムを主成分とする金属層を
形成してゲート電極とする構成や、下層から順に酸化シ
リコン層，窒化シリコン層を形成してゲート絶縁膜と
し、その上に順に高融点金属層，アルミニウムを主成分
とする金属層を形成してゲート電極とする構成でもよ
い。

【００３４】なお、第１，第２，第３の実施の形態で
は、半導体層２の前駆体の形成方法として減圧ＣＶＤ法
を用いたが、プラズマＣＶＤ法，スパッタ法，真空蒸着
法，または光ＣＶＤ法など、所定の前駆体を形成できる
ものなら何でもよい。なお、第１，第２，第３の実施の
形態では、半導体層２の前駆体を結晶化するためにＸｅ
Ｃｌレーザ光を照射したが、これは前駆体を結晶化でき
る方法ならば何でもよく、Ａｒイオンレーザ光の照射や
炉による熱アニールなどでもよい。

【００３５】なお、第１，第２，第３の実施の形態で
は、半導体層２として多結晶シリコンを用いたが、半導
体として働くものなら何でもよく、非晶質シリコン，微
結晶シリコン，単結晶シリコンや、ゲルマニウム，シリ
コンゲルマニウム，ガリウム砒素などでもよい。なお、
第１，第２，第３の実施の形態では、ゲート絶縁膜４と
して常圧ＣＶＤ法により形成した酸化シリコンを用いた
が、これは酸化シリコンなら何でもよく、例えば減圧Ｃ
ＶＤ法，プラズマＣＶＤ法，スパッタ法，またはＥＣＲ
−ＣＶＤ法などの成膜手法を用いて形成した酸化シリコ
ンなどでもよい。

【００３６】なお、第１，第２，第３の実施の形態で
は、所定の元素を導入する方法としてイオン・ドーピン
グ法を用いたが、これは所定の元素を導入できる方法な
らば何でもよく、イオン注入法やプラズマドーピング法
などでもよい。なお、第１，第２，第３の実施の形態で
は、ソース・ドレイン領域３を形成するドナーとして燐
を用いたが、これはｎチャネルの薄膜トランジスタを作
製する場合には砒素などドナーとして働くものなら何で
もよく、ｐチャネルの薄膜トランジスタを作製する場合
にはアルミニウムやほう素などアクセプターとして働く
ものならば何でもよい。

【００３７】なお、第１，第２，第３の実施の形態で
は、ソース・ドレイン電極９としてチタンを用いたが、
これは電極として働くものなら何でもよく、例えばクロ
ム，タンタル，モリブデン，アルミニウムなどの金属
や、不純物を大量にドープした多結晶シリコンや、ＩＴ
Ｏ等の透明導電層等でもよい。なお、第１，第２，第３
の実施の形態では、層間絶縁膜８として常圧ＣＶＤ法に
より形成した二酸化シリコンを用いたが、これは絶縁膜
として働くものなら何でもよく、例えば減圧ＣＶＤ法，
プラズマＣＶＤ法，スパッタ法，またはＥＣＲ−ＣＶＤ
法などの成膜手法を用いて形成した窒化シリコンや酸化
タンタルなどでもよい。

【００３８】なお、第１，第２，第３の実施の形態で
は、ガラス基板１を用いたが、これは表面が絶縁性のも
のならば何でもよく、プラスチック基板や、表面に酸化
シリコンを形成した結晶シリコン基板や金属板などでも
よい。

【００３９】

【発明の効果】請求項１記載の薄膜トランジスタは、半
導体層上に酸化シリコン層を含むゲート絶縁膜を介して
アルミニウムを主成分とする金属層を含むゲート電極を
形成した薄膜トランジスタであって、ゲート電極は、ゲ
ート絶縁膜上に高融点金属層を形成し、この高融点金属
層上にアルミニウムを主成分とする金属層を形成したこ
とにより、ゲート絶縁膜の酸化シリコン層からの水の脱
離・拡散の影響が高融点金属層により阻止され、アルミ
ニウムを主成分とする金属層まで及ぶことなく、アルミ
ニウムを主成分とする金属層のヒロック発生密度増加お
よびヒロック肥大化を抑制することができる。

【００４０】請求項２記載の薄膜トランジスタは、請求
項１記載の薄膜トランジスタにおいて、ゲート絶縁膜と
して、酸化シリコン層上にゲート電極と接する酸化タン
タル層を形成したことにより、酸化シリコン層および酸
化タンタル層からの水の脱離・拡散の影響が高融点金属
層により阻止され、アルミニウムを主成分とする金属層
まで及ぶことなく、アルミニウムを主成分とする金属層
のヒロック発生密度増加およびヒロック肥大化を抑制す
ることができる。

【００４１】請求項３記載の薄膜トランジスタは、請求
項１または２記載の薄膜トランジスタにおいて、高融点
金属層は、Ｔａ，Ｔｉ，ＣｒまたはＭｏを主成分とし、
膜厚を３０〜１５０ｎｍとしたことにより、高融点金属
層の形成・加工を容易に行うことができる。請求項４記
載の薄膜トランジスタは、半導体層上に酸化シリコン層
を含むゲート絶縁膜を介してアルミニウムを主成分とす
る金属層を含むゲート電極を形成した薄膜トランジスタ
であって、ゲート絶縁膜は、ゲート電極と接する面に窒
化シリコン層を設けたことにより、ゲート電極とゲート
絶縁膜の酸化シリコン層との間に窒化シリコン層が介在
し、ゲート絶縁膜の酸化シリコン層からの水の脱離・拡
散の影響が窒化シリコン層により阻止され、ゲート電極
のアルミニウムを主成分とする金属層まで及ぶことな
く、アルミニウムを主成分とする金属層のヒロック発生
密度増加およびヒロック肥大化を抑制することができ
る。

【００４２】請求項５記載の薄膜トランジスタは、請求
項１，２，３または４記載の薄膜トランジスタにおい
て、アルミニウムを主成分とする金属層は、ジルコニウ
ムを０．５〜１０ａｔｏｍｉｃ％またはネオジウムを２
〜５ａｔｏｍｉｃ％含むことにより、高純度のアルミニ
ウムを用いた場合よりもヒロックの発生を抑制すること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態における薄膜トラン
ジスタの断面図。

【図２】本発明の第２の実施の形態における薄膜トラン
ジスタの断面図。

【図３】本発明の第３の実施の形態における薄膜トラン
ジスタの断面図。

【図４】従来例の薄膜トランジスタの断面図。

【符号の説明】

１ガラス基板２半導体層３ソース・ドレイン領域４（第１の）ゲート絶縁膜（酸化シリコン）４ａ第２のゲート絶縁膜（酸化タンタル）５第２のゲート絶縁膜（窒化シリコン）６第１のゲート電極（高融点金属）７（第２の）ゲート電極（アルミニウムを主成分とす
る金属）８層間絶縁膜９ソース・ドレイン電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号ＦＩＨ０１Ｌ 29/78 ６１７Ｕ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体層上に酸化シリコン層を含むゲー
ト絶縁膜を介してアルミニウムを主成分とする金属層を
含むゲート電極を形成した薄膜トランジスタであって、前記ゲート電極は、前記ゲート絶縁膜上に高融点金属層
を形成し、この高融点金属層上に前記アルミニウムを主
成分とする金属層を形成したことを特徴とする薄膜トラ
ンジスタ。
【請求項２】ゲート絶縁膜は、酸化シリコン層上にゲ
ート電極と接する酸化タンタル層を形成したことを特徴
とする請求項１記載の薄膜トランジスタ。
【請求項３】高融点金属層は、Ｔａ，Ｔｉ，Ｃｒまた
はＭｏを主成分とし、膜厚を３０〜１５０ｎｍとしたこ
とを特徴とする請求項１または２記載の薄膜トランジス
タ。
【請求項４】半導体層上に酸化シリコン層を含むゲー
ト絶縁膜を介してアルミニウムを主成分とする金属層を
含むゲート電極を形成した薄膜トランジスタであって、前記ゲート絶縁膜は、前記ゲート電極と接する面に窒化
シリコン層を設けたことを特徴とする薄膜トランジス
タ。
【請求項５】アルミニウムを主成分とする金属層は、
ジルコニウムを０．５〜１０ａｔｏｍｉｃ％またはネオ
ジウムを２〜５ａｔｏｍｉｃ％含むことを特徴とする請
求項１，２，３または４記載の薄膜トランジスタ。