发明名称 使用MoW合金于闸极电极之薄膜电晶体
摘要 知因使用MoW合金作为多结晶矽薄膜电晶体之闸极金属膜时,于作为下部闸极绝缘膜或层间绝缘膜之SiO2中,其残留水分等将导致MoW膜变质,而使B-T试验中朝负方向变动,信赖性低。故于本发明中其等之解决方法为:1.于含数%N2之Ar或Kr混合气体下进行溅镀,以形成含有Ar或N之MoW膜。2.控制MoW膜之配向性。3.改变闸极绝缘膜侧与反闸极绝缘膜侧之Mo与W之组成比。
申请公布号 TW481845 申请公布日期 2002.04.01
申请号 TW090102985 申请日期 2001.02.09
申请人 松下电器产业股份有限公司 发明人 河北哲郎;井上真弓;仓增敬三郎;佐佐木厚
分类号 H01L21/205 主分类号 H01L21/205
代理机构 代理人 恽轶群 台北巿南京东路三段二四八号七楼;陈文郎 台北巿南京东路三段二四八号七楼
主权项 1.一种薄膜电晶体,其系具有以含氮原子0.001%以上、1%以下之钼与钨中至少一方为主成分之合金所构成之闸极电极者。2.一种薄膜电晶体之制造方法,其系用以制造具有以含氮原子0.001%以上、1%以下之钼与钨中至少一方为主成分之合金所构成之闸极电极之薄膜电晶体者;该制造方法并包含有一特殊气体溅镀步骤,系于以含数%N2(氮分子)之Ar(氩)或Kr(氪),或以其等为主成份之混合气体下进行溅镀,以形成上述N浓度之闸极电极用金属膜者。3.一种薄膜电晶体,其系具有以含氧浓度100ppm以下,而氮浓度则远高于氧浓度且在20000ppm以下之钼与钨中至少一方为主成分之合金所构成之闸极电极。4.如申请专利范围第3项之薄膜电晶体,其中该闸极电极于与闸极绝缘膜之界面部侧之氮含量较其他侧多者。5.一种薄膜电晶体之制造方法,其系具有以含氧浓度100ppm以下,而氮浓度则远高于氧浓度且在20000ppm以下,或进而,于其与闸极绝缘膜之界面部之氮含量较反闸极绝缘膜部多之钼与钨中至少一方为主成分之合金所构成之闸极电极者;该制造方法并包含有一特殊气体溅镀步聚,系于Ar(氩)或Kr(氪),或以其等为主成份之混合气体下进行溅镀,以形成上述闸极电极用之金属膜者。6.如申请专利范围第5项之薄膜电晶体之制造方法,其并于形成闸极电极用之金属膜前具有一逆溅镀步骤,而以氮气对闸极绝缘膜表面施予逆溅镀者。7.如申请专利范围第5项之薄膜电晶体之制造方法,其并于形成闸极电极用之金属膜前具有一氮化步骤,而以氮电浆对闸极绝缘膜表面氮化处理者。8.如申请专利范围第1项或第3项之薄膜电晶体,其系至少于与闸极电极之界面具有一闸极绝缘膜,而该闸极绝缘膜则形成有经氮化之薄膜或含氮之薄膜或藉逆溅镀而使水分或氧等污染物质较其他部分少之薄膜者。9.如申请专利范围第1项、第3项或第4项之薄膜电晶体,其中该用以形成上述闸极电极之合金中之氮系呈安定状态者。10.如申请专利范围第1项、第3项或第4项之薄膜电晶体,其中该以钼与钨中至少一方为主成分之合金系以钼为主成分、钨为副成分之钼-钨合金者。11.一种薄膜半导体之制造方法,包含有一在特殊之环境气体下形成闸极电极用金属膜之步骤,该步骤系于一以氨气、氢气与氨气,或氢气与氮气之任一种混入惰性气体而形成之混合气体环境中,使用以钼及钨中至少一方为主成分之金属、金属复合体或金属烧结体所构成之靶材进行溅镀,以形成闸极电极用金属膜者。12.一种薄膜电晶体,其系具有一仅含钼或含10%以下钨之钼钨合金所构成之闸极绝缘膜侧层;及一含20-50%钨原子之钼与钨合金所构成之反闸极绝缘膜侧层之闸极电极者。13.一种薄膜电晶体,其系具有一含10%以下钨原子且含N之钼钨合金制闸极绝缘膜侧层;及一含20-50%钨原子且含N之钼钨合金制反闸极绝缘膜侧层之闸极电极者。14.如申请专利范围第12项或第13项之薄膜电晶体,其中该具双层构造之闸极电极于闸极绝缘膜侧层之膜厚为2-20nm者。15.如申请专利范围第12项或第13项之薄膜电晶体,其中该闸极电极系一含有特定范围之氮者,即,含有0.01%以上、10%以下之N原子者。16.如申请专利范围第14项之薄膜电晶体,其中该闸极电极系一含有特定范围之氮者,即,含有0.01%以上、10%以下之N原子者。17.如申请专利范围第12项或第13项之薄膜电晶体,其中该薄膜电晶体系属顶闸极型者。18.如申请专利范围第14项之薄膜电晶体,其中该薄膜电晶体系属顶闸极型者。19.如申请专利范围第15项之薄膜电晶体,其中该薄膜电晶体系属顶闸极型者。20.一种薄膜电晶体之制造方法,包含有一闸极电极用复数层成膜步骤,该步骤系于以氨气、氢气与氨气,或氢气与氮气之任一种配合于惰性气体而形成之混合气体环境中,交互使用以钼与钨中至少一方为主成分之金属、金属复合体或金属烧结体所构成且至少上述两金属之组成比不同之2种靶材,进行溅镀,而形成具有闸极绝缘膜侧层及反闸极绝缘膜侧层之双层的闸极电极,而该闸极绝缘膜侧层为钨含量相对较少或全无,反闸极绝缘膜侧层则为钨含量相对较多者。21.如申请专利范围第11项或第20项之薄膜电晶体之制造方法,其中该闸极电极用2层成膜步骤并包含有一含有特定范围氮之闸极电极成膜步骤,而该步骤系使闸极电极中之N含量为0.01%以上、10%以下者。22.如申请专利范围第21项之薄膜电晶体之制造方法,其中该薄膜电晶体系属顶闸极型者。23.一种薄膜电晶体,形成有一闸极电极,该闸极电极与薄膜电晶体之闸极绝缘膜相接触,且,形成该闸极电极之金属膜的原子排列密度则于与该闸极绝缘膜之接触面处呈最小状态,而形成有一界面。24.如申请专利范围第23项之薄膜电晶体,其中该闸极电极与该闸极绝缘膜之界面之金属膜,其主配向面为(110)者。25.如申请专利范围第24项之薄膜电晶体,其中该主配向面(110)系占全配向面之90%以上者。26.如申请专利范围第23项、第24项或第25项之薄膜电晶体,其中该用以形成闸极电极之金属膜系以钼与钨中至少一方为主成分之合金所构成,进而,含钼、或钨及呈安定状态之Ar者。27.如申请专利范围第26项之薄膜电晶体,其中该钼、或钨及呈安定状态之Ar系最大含1%原子者。28.如申请专利范围第23项、第24项或第25项之薄膜电晶体,其中该用以形成闸极电极之金属膜系以钼与钨中至少一方为主成分之合金所构成,进而,含钼、或钨及呈安定状态之氮者。29.如申请专利范围第28项之薄膜电晶体,其中该钼、或钨及呈安定状态之氮系最大含1%原子者。30.如申请专利范围第23项、第24项或第25项之薄膜电晶体,其中该用以形成闸极电极之金属膜系以钼与钨中至少一方为主成分之合金所构感,进而,含氧浓度则为50ppm以下者。31.一种薄膜电晶体,其系以钼与钨中至少一方为主成分之合金所构成,进而,具有一随膜厚方向而改变钨浓度,且闸极绝缘膜侧层之钨浓度较低之闸极电极者。32.如申请专利范围第26项之薄膜电晶体,其系具有一由闸极绝缘膜侧层与反闸极绝缘膜侧层所构成之闸极电极,而该闸极绝缘膜侧层为钨浓度15%以下,该反闸极绝缘膜侧层则为钨浓度35%以上、95%以下者。33.如申请专利范围第27项之薄膜电晶体,其系具有一由闸极绝缘膜侧层与反闸极绝缘膜侧层所构成之闸极电极,而该闸极绝缘膜侧层为钨浓度15%以下,该反闸极绝缘膜侧层则为钨浓度35%以上、95%以下者。34.如申请专利范围第28项之薄膜电晶体,其系具有一由闸极绝缘膜侧层与反闸极绝缘膜侧层所构成之闸极电极,而该闸极绝缘膜侧层为钨浓度15%以下,该反闸极绝缘膜侧层则为钨浓度35%以上、95%以下者。35.如申请专利范围第29项之薄膜电晶体,其系具有一由闸极绝缘膜侧层与反闸极绝缘膜侧层所构成之闸极电极,而该闸极绝缘膜侧层为钨浓度15%以下,该反闸极绝缘膜侧层则为钨浓度35%以上、95%以下者。36.如申请专利范围第30项之薄膜电晶体,其系具有一由闸极绝缘膜侧层与反闸极绝缘膜侧层所构成之闸极电极,而该闸极绝缘膜侧层为钨浓度15%以下,该反闸极绝缘膜侧层则为钨浓度35%以上、95%以下者。37.如申请专利范围第31项之薄膜电晶体,其中该闸极绝缘膜侧层系厚度100以上、500以下,且该反闸极绝缘膜侧层则系厚度1000以上者。38.如申请专利范围第32项之薄膜电晶体,其中该闸极绝缘膜侧层系厚度100以上、500以下,且该反闸极绝缘膜侧层则系厚度1000以上者。39.如申请专利范围第33项之薄膜电晶体,其中该闸极绝缘膜侧层系厚度100以上、500以下,且该反闸极绝缘膜侧层则系厚度1000以上者。40.如申请专利范围第34项之薄膜电晶体,其中该闸极绝缘膜侧层系厚度100以上、500以下,且该反闸极绝缘膜侧层则系厚度1000以上者。41.如申请专利范围第35项之薄膜电晶体,其中该闸极绝缘膜侧层系厚度100以上、500以下,且该反闸极绝缘膜侧层则系厚度1000以上者。42.如申请专利范围第36项之薄膜电晶体,其中该闸极绝缘膜侧层系厚度100以上、500以下,且该反闸极绝缘膜侧层则系厚度1000以上者。43.一种合金制薄膜之制造方法,系用以制造以钼与钨中至少一方为主成分之合金制薄膜者,该方法系藉溅镀形成TFT之闸极电极,而该闸极电极则系以钼与钨中至少一方为主成分之合金制薄膜所构成,且钼与钨系组成比并相对于膜厚方向而不同者;该方法具有以下步骤,即:一选定不同组织之靶材之步骤,系用以选定至少有2种不同钼钨合金组成比之靶材者;一使用高钼靶材之步骤,系用以于形成闸极绝缘膜侧之层时,使用于上述已选定之靶材中钼含有率较高之靶材者;及一使用低钼靶材之步骤,系用以于形成反闸极绝缘膜侧之层时,使用钼含有率较低之靶材者。44.一种合金制闸极电极之制造方法,系用以制造以钼与钨中至少一方为主成分之合金制闸极电极者,该制造方法系藉溅镀形成以钼与钨中至少一方为主成分之合金制薄膜电晶体用闸极电极者;且,该制造方法并具有一成膜开始控制步骤,系用以于藉放电以形成电浆时,同时开始于基板上进行以钼与钨中至少一方为主成分之合金之成膜者。45.如申请专利范围第44项之合金制闸极电极之制造方法,具有一使用复数组成比靶材之成膜步骤,系使用以钼与钨中至少一方为主成分之合金所制之靶材,且,至少有2种不同组成比,以形成随膜厚方向组成比不同之以钼与钨中至少一方为主成分之合金制薄膜者。46.一种合金制闸极电极之制造方法,系用以制造以钼与钨中至少一方为主成分之合金制闸极电极者,该制造方法系于基板上形成以钼与钨中至少一方为主成分之合金所构成之薄膜,俾供配置纵横几列、几行之薄膜电晶体之闸极电极者;且该制造方法并包含有以下步骤,即:一复数基板搬送步骤,系用以朝一定方向搬送于溅镀用腔室内之复数基板者;一相对配置步骤,系用以将至少与基板等大之靶材配置成与基板相对者;及一成膜开始控制步骤,系用以于上述基板与靶材呈相对,且基板为静止状态下,藉溅镀以开始成膜者。47.如申请专利范围第46项之合金制闸极电极之制造方法,系用以制造以钼与钨中至少一方为主成分之合金制闸极电极者,其包含有以下步骤,即:一复数组成比靶材选定步骤,系用以选定钼与钨合金之组成比至少有2种不同之靶材者;及一组成比控制成膜步骤,系用以使用上述所选定之组成比不同之复数靶材,藉溅镀以形成随膜厚方向,钼与钨组成比不同之膜。48.如申请专利范围第1项、第3项或第4项之薄膜电晶体,其系具有一包含闸极绝缘膜侧层与反闸极绝缘膜侧层之闸极电极者;该闸极绝缘膜侧层系由仅含钼或含10%以下钨之钼钨合金所构成,而该反闸极绝缘膜侧层则系由含20-50%钨之钼钨合金所构成者。49.如申请专利范围第1项、第3项或第4项之薄膜电晶体,其中该具2层构造之闸极电极于闸极绝缘膜侧层之膜厚为2-20nm者。50.一种薄膜电晶体,系包含有一以钼与钨中至少一方为主成分之闸极电极及一半导体层,该闸极电极系下方Mo含量较多,进而,其通道方向两侧并向下方扩散倾斜者;而该半导体层则包含有一位于该闸极电极倾斜部之下方且已稍微注入不纯物之LDD领域、一位于其中间部且无不纯物注入之通道领域,及一位于该闸极电极下方两侧且注入较多不纯物之源极领域、汲极领域。51.如申请专利范围第50项之薄膜电晶体,其中该闸极电极系由已含氮0.001%以上、1%以下,或含氩1%以下于以钼与钨中至少一方为主成分之合金层中之耐劣化性合金所构成者。52.如申请专利范围第50项或第51项之薄膜电晶体,其中该闸极电极系于闸极绝缘膜侧钼含量较反闸极绝缘膜侧多者。53.一种薄膜电晶体,其包含有一由钼钨合金所构成之闸极电极及一半导体层,该闸极电极并包含有一以钼与钨中至少一方为主成分之上侧层,及一超出该上侧层通道方向两侧,且钼含量较上侧层多之下侧层;而该半导体层则包含有一位于该上侧层下方之通道领域、一仅于该下侧层正下方之LDD领域,及一位于该下侧层通道方向两侧之源极领域、汲极领域者。54.如申请专利范围第50项之薄膜电晶体,其中该闸极电极系于闸极绝缘膜侧之钼含量较反闸极绝缘膜侧多者。55.一种LDD构造薄膜电晶体之制造方法,系用以制造以钼与钨中至少一方为主成分之合金作为闸极电极之LDD构造薄膜电晶体者,包含有以下步骤,即:一闸极电极形成步骤,系用以形成闸极电极于闸极绝缘膜上者,而该闸极电极则系由以下方钼含量较上方多之钼与钨为主成分之合金所构成者;一氧化步骤,系使用预定量氧化该已形成闸极电极,至少于其通道方向两侧者;及一注入步骤,系用以将经氧化该通道方向两侧之闸极电极作为罩幕(mask),俾使不纯物离子注入至半导体层者。56.如申请专利范围第55项之LDD构造薄膜电晶体之制造方法,其中该闸极电极形成步骤为一耐劣化性闸极电极形成步骤,其系用以于闸极电极内,藉含氮0.301%以上、1%以下,或含氩1%以下之耐劣化性合金,以形成闸极电极者。57.一种LDD构造薄膜电晶体之制造方法,系将以钼与钨中至少一方为主成分之合金作为闸极电极者,其包含有以下步骤,即:一闸极电极形成步骤,系用以形成闸极电极于闸极绝缘膜上者,而该闸极电极则系由以下方钼含量较上方多之钼与钨中至少一方为主成分之合金所构成者;一电镀步骤,系以注入罩幕(mask)能力较差之金属对该已形成闸极电极,至少于其通道方向两侧进行预定量电镀者;及一注入步骤,系用以将经电镀该通道方向两侧之闸极电极作为罩幕(mask),俾使不纯物离子注入至半导体层者。58.如申请专利范围第55项之LDD构造薄膜电晶体之制造方法,其中该闸极电极形成步骤为一耐劣化性闸极电极形成步骤,其系用以于闸极电极内,藉含氮0.001%以上、1%以下,或含氩1%以下之耐劣化性合金,以形成闸极电极者。59.一种液晶装置,包含有一薄膜电晶体与一铝制闸极配线,该薄膜电晶体具有以钼、钨中至少一方为主成分之合金所构成,且具有遮蔽力而可于注入不纯物离子时作为罩幕(mask)用之闸极电极者;而该铝制闸极配线则系形成于该闸极电极与基板之该薄膜电晶体之阵列部外,且与薄膜电晶体之闸极电极驱动部相连接者。60.如申请专利范围第59项之液晶装置,其中该闸极电极系由已含氮0.001%以上、1%以下,或含氩1%以下于以钼与钨中至少一方为主成分之合金层中之耐劣化性合金所构成者。61.如申请专利范围第59项或第60项之液晶装置,其中该闸极电极系于闸极绝缘膜侧之钼含量较反闸极绝缘膜侧多者。图式简单说明:第1图系显示习知之多结晶薄膜电晶体之一实施例图。第2图(A)、(B)系显示于不同制造(形成)装置下,以习知技术制作之TFT闸极电极(用金属膜),其B-T试验特性不同之比较图。第3图系显示习知之BT耐性试验前后之nch之Id-Vg特性之变化图。第4图(A)、(B)系显示本发明多结晶薄膜电晶体之第1实施形态之断面图。第5图系显示使用上述实施形态多结晶薄膜电晶体于液晶显示装置上时,各元件之排列例图。第6图系显示上述实施形态多结晶矽薄膜电晶体之特性分布图。第7图系显示习知之多结晶矽薄膜电晶体之特性分布图。第8图系显示本发明多结晶薄膜电晶体之第3实施形态之断面图。第9图系显示本发明之多结晶矽薄膜电晶体之特性分布图。第10图(A)、(B)系显示本发明多结晶矽薄膜电晶体之第5实施形态,于不同制造装置下之特性变化之比较图。第11图(A)、(B)系显示本实施形态于不同材料下,其特性变化之比较图。第12图系显示本发明薄膜电晶体之第8及第9实施形态之断面图。第13图系显示本发明之第10实施形态之MoW配线薄膜之X射线绕射图。第14图(a)、(b)系显示于上述实施形态TFT中,使用配向性高之MoW膜于闸极电极时之Id-Vg特性图。穿15图系显示本发明之第3实施形态之TFT中,MoW膜中Ar之TDS(昇温脱离气体质量分析)分析图。第16图系显示本发明之第4实施形态之TFT中,MoW膜中氮之TDS(昇温脱离气体质量分析)分析图。第17图系显示使用变化W含有浓度之MoW合金于闸极电极时之Id-Vg特性图。第18图系显示本发明之第16实施形态之MoW合金薄膜之成膜说明图。第19图系显示本发明薄膜电晶体之第17实施形态之断面图。第20图系显示本发明薄膜电晶体之第18实施形态之断面图。第21图系显示本发明薄膜电晶体之第19实施形态之断面图。第22图(a)-(d)系显示本发明薄膜电晶体之第20实施形态之断面图。第23图(a)、(b)系显示本发明薄膜电晶体之第21实施形态之断面图。
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