Brevet FR2697946A1 — publié le 19940513

- Procédé à implantation pour fabriquer un transistor à couches minces La présente invention concerne d'une manière générale un afficheur à cristaux liquides à matrice active et notam- ment des améliorations apportées aux caractéristiques d'un transistor à couches minces décalées, ainsi qu'un procédé pour fabriquer un transistor à couches minces. On donne ci-après une description d'un procédé de fa- brication classique d'un transistor à couches minces en re- lation avec les dessins annexés Les figures 1 à 6 illus- trent respectivement des étapes de fabrication selon un pro- cédé classique. Comme cela est représenté sur la figure 1, sur un sub- strat de verre transparent et bien déshydraté 1, on dépose une couche métallique qui est ensuite soumise à une étape de photogravure de manière à former une électrode de source 2 et une électrode de drain 3. En référence maintenant à la figure 2, celle-ci repré- sente une vue en coupe droite illustrant l'étape consistant à former deux couches ohmiques 4 qui recouvrent les électro- des de source et de drain 2 et 3, respectivement Pour cela, au moyen d'un procédé de dépôt, des impuretés sont profon- dément implantées dans les électrodes de source et de drain 2 et 3 de manière à former les couches ohmiques 4 Les cou- ches ohmiques sont formées avec le même motif que celui des électrodes de source et de drain puisqu'elles recouvrent ces électrodes. Sur les couches ohmiques 4 et le substrat de verre 1, on forme une couche de semiconducteur constituée de silicium amorphe par un procédé de dépôt chimique en phase vapeur, comme cela est représenté sur la figure 3. En référence maintenant à la figure 4, celle-ci repré- sente une vue en coupe droite illustrant un procédé de pho- togravure utilisé pour la couche de semiconducteur 5 Une partie de la couche de semiconducteur 5 est ainsi éliminée de telle manière qu'un motif de semiconducteur 5 soit formé. Ensuite, une couche mince isolante de matière telle que le dioxyde de silicium Si O 2 D ou "oxyde de silicium", ou une couche mince de nitrure de silicium Si N 2 est déposée sur tout le motif 5 pour former une couche isolante de grille 6, comme cela est représenté sur la figure 5. Enfin, sur la couche isolante de grille 6, on forme une couche métallique qui est ensuite soumise à une opéra- tion de photogravure pour former une électrode de grille 7, comme cela est représenté sur la figure 6. En d'autres termes, le transistor à couches minces fa- briqué par le procédé classique décrit ci-dessus est formé d'un substrat transparent et bien déshydraté 1 qui comprend une électrode de source 2 et une électrode de drain 3 qui sont espacées l'une de l'autre et recouvertes respectivement par des couches ohmiques 4, une couche de semiconducteur formant un motif 5 s'étendant sur l'électrode de source 2 et l'électrode de drain 3, une couche isolante de grille 6 recouvrant la couche de semiconducteur formant un motif 5, et une électrode de grille 7 formée sur la couche isolante de grille 6, comme cela est représenté sur la figure 6. Dans le procédé classique décrit plus haut, après la formation des électrodes de source et de drain, du silicium contenant des impuretés est déposé sur toute la surface des électrodes et ensuite soumis à une étape de photogravure afin de former des couches ohmiques entre la couche de semi- conducteur et les électrodes de source et de drain A ce -3- stade, si des ions d'impureté restent dans la zone du canal du transistor à couches minces fabriqué, les caractéristi- ques de celui-ci se dégradent et un défaut apparaît. L'invention a donc pour but de fournir un procédé pour fabriquer un transistor à couches minces par utilisation d'un faisceau d'ions, ou "procédé d'implantation ionique", pour former une couche mince de siliciure sur une électrode de source et une électrode de drain, qui puisse réduire la dégradation du transistor à couches minces due aux particu- les d'impureté, grâce à quoi le rendement de fabrication peut être amélioré et le coût de production peut être réduit. Selon l'invention, ce but est atteint par un procédé de fabrication d'un transistor à couches minces qui comprend les étapes consistant à: former une électrode de source et une électrode de drain sur un substrat transparent et bien déshydraté; implanter des ions dans ladite électrode de source et ladite électrode de drain pour former des cou- ches minces de siliciure sur les électrodes, lesdits ions formant un alliage avec ladite électrode de source et ladite électrode de drain; former une couche de semiconducteur sur ladite couche mince de siliciure pour faire diffuser lesdits ions dans celle-ci, lesdits ions venant en contact ohmique avec ladite couche de semiconducteur pour former une couche ohmique; et former une couche isolante de grille sur ladite couche de semiconducteur, puis déposer une couche métallique sur ladite couche isolante, ladite couche métallique étant ensuite soumise à une étape de photogravure de manière à former une électrode de grille. Le transistor à couches minces fabriqué par le procédé selon l'invention a deux couches de siliciure recouvrant les électrodes de source et de drain, respectivement, ce qui résulte de la formation d'un alliage entre les ions d'im- 4 - pureté implantés entre la couche de semiconducteur et les deux électrodes, et a deux couches ohmiques formées entre la couche de semiconducteur et les deux couches minces de siliciure, qui résultent de la diffusion des impuretés dans la couche de semiconducteur Les couches minces de siliciure ont pour effet que la dégradation produite par les impuretés est empêchée dans un transistor à couches minces fabriqué par le procédé selon l'invention. Les buts et avantages de l'invention décrits ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront mieux à la lumière de la description d'un mode de réalisation préféré donnée ci-après à titre d'exemple en relation avec les dessins annexés, dans lesquels: les figures 1 à 6 sont des vues en coupe droite illustrant des étapes de la fabrication d'un transistor à couches min- ces selon un procédé classique; et les figures 7 à 12 sont des vues en coupe droite illus- trant des étapes de la fabrication d'un transistor à couches minces selon l'invention. Un mode de réalisation préféré de l'invention est dé- crit ci-après en relation avec les dessins annexés, dans lesquels les mêmes références numériques désignent les mêmes éléments Les figures 7 à 12 illustrent le procédé de fabri- cation d'un transistor à couches minces selon l'invention. Pour commencer, un métal tel que du chrome est déposé par pulvérisation cathodique sous une épaisseur d'environ 1000 à 1500 angstrams ( 100 à 150 nanomètres) sur un substrat de verre transparent et bien déshydraté 11 de manière à for- mer une couche métallique qui est ensuite soumise à une éta- pe de photogravure pour former une électrode de source 12 et une électrode de drain 13, comme cela est représenté sur la figure 1. Ensuite, utilisant un procédé d'implantation ionique, ou procédé à faisceau d'ions, des ions d'impuretés sont in- troduits dans l'électrode de source 12 et l'électrode de drain 13 pour les doper Certains des ions d'impureté im- plantés forment ensuite un alliage avec le métal de l'élec- trode de source et de l'électrode de drain pour former une couche mince de siliciure 14 sur l'électrode de source et l'électrode de drain, sous une épaisseur d'environ 100 nm, comme cela est représenté sur la figure 8 Les ions sont implantés sous une tension d'accélération correspondant à une énergie d'environ 10 à 50 électronvolts dans une atmos- phère de gaz PH 3/PH 4 Ces ions, par exemple des ions de phos- phore P, constituent des impuretés implantées avec une con- centration d'environ 3 x 1015 à 3 x 1016 ions/cli. Comme cela est représenté sur la figure 9, sur la cou- che mince de siliciure 14, on forme une couche de semicon- ducteur 15 par dépôt chimique en phase vapeur, dans laquelle les autres impuretés diffusent de manière à former des cou- ches ohmiques 16 sur les couches minces de siliciure qui recouvrent l'électrode de source 12 et l'électrode de drain 13, respectivement. Ensuite, la couche de semiconducteur 15 et les couches ohmiques 16 sont soumises à une étape de photogravure et ensuite séchées pour former un motif 15, comme cela est re- présenté sur la figure 10. En référence maintenant à la figure 11, celle-ci repré- sente une vue en coupe droite illustrant un procédé dans lequel une couche mince isolante telle qu'une couche d'oxyde de silicium ou de nitrure de silicium est déposée sur le motif 15 de manière à former une couche isolante de grille 17. Enfin, un métal tel que l'aluminium ou un métal ana- 6 - logue est déposé sous une épaisseur d'environ 200 à 400 nm sur la couche isolante de grille 17 et est ensuite soumis à une étape de photogravure de manière à former une élec- trode de grille 18, comme cela est représenté sur la figu- re 12. En conséquence, comme cela est représenté sur la figure 12, le transistor à couches minces fabriqué par le procédé selon l'invention est formé d'un substrat de verre 10 qui comprend une électrode de source 12 et une électrode de drain 13 qui sont espacées l'une de l'autre et recouvertes respec- tivement de couches minces de siliciure 14, avec une couche de semiconducteur formant un motif 15 s'étendant sur l'é- lectrode de source 12 et l'électrode de drain 13, deux cou- ches ohmiques 16 prises en sandwich entre la couche de semi- conducteur formant un motif 15 et les couches minces de si- liciure 14, et une électrode de grille 18 formée sur la cou- che mince isolante de grille 17. Le transistor à couches minces fabriqué par le procédé selon l'invention présente des caractéristiques telles que sa tension de seuil est comprise approximativement entre 4 et 5 volts, la mobilité des porteurs de charge est com- prise approximativement entre 0,3 et 0,4 cni/VS, et le rap- port des intensités de courant aux états débloqué et bloqué 6 7 est compris entre 10 et 10 Dans le procédé décrit, il ne reste pas d'impuretés dans la zone du canal, grâce au procédé inventif qui emploie un faisceau d'ions pour implanter des ions, de sorte que les caractéristiques de fonctionnement du transistor à cou- che minces fabriqué sont améliorées De plus, le pourcentage de transistors à couches minces défectueux est diminué et le rendement de fabrication augmenté en conséquence En ou- tre, ces avantages conduisent à une réduction du coût de fabrication. -7- Revendications 1 Procédé de fabrication d'un transistor à couches minces, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à former une électrode de source ( 12) et une électrode de drain ( 13) sur un substrat transparent et bien déshydraté ( 11); implanter des ions dans l'électrode de source ( 12) et l'é- lectrode de drain ( 13) pour former des couches minces de siliciure ( 14) sur ladite électrode de source et ladite élec- trode de drain, lesdits ions formant un alliage avec ladite électrode de source et ladite électrode de drain et recou- vrant celles-ci entièrement; former une couche de semiconducteur ( 15) sur les couches minces de siliciure ( 14) pour faire diffuser lesdits ions dans celle-ci, lesdits ions venant en contact ohmique avec ladite couche de semiconducteur pour former une couche ohmi- que; et former une couche isolante de grille ( 17) sur la couche de semiconducteur ( 15) et déposer une couche métallique ( 18) sur la couche isolante de grille ( 17), ladite couche métal- lique étant ensuite soumise à une étape de photogravure de manière à former une électrode de grille ( 18). 2 Procédé selon la revendication 1, dans lequel les cou- ches de siliciure ( 14) sont formées par un procédé à fais- ceau d'ions pour implanter les ions.