JP3121944B2 - Electronic circuit fabrication method - Google Patents

Electronic circuit fabrication method

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JP3121944B2
JP3121944B2 JP36019292A JP36019292A JP3121944B2 JP 3121944 B2 JP3121944 B2 JP 3121944B2 JP 36019292 A JP36019292 A JP 36019292A JP 36019292 A JP36019292 A JP 36019292A JP 3121944 B2 JP3121944 B2 JP 3121944B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路や液晶
表示装置等のアクティブマトリクス、あるいはその他の
電子回路およびその作製方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an active matrix such as a semiconductor integrated circuit and a liquid crystal display, or other electronic circuits, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】主として1980年代以降、MOS型半
導体集積回路のゲイトの材料はシリコンを中心とした材
料が使用された。これはゲイト電極と半導体チャネルと
のエネルギー差が小さいという物性的な特徴に加えて、
耐熱性があるため、ソース/ドレインを自己整合(セル
フアライン)的に形成できるからである。これとは逆
に、それまで主流であったアルミニウムのゲイトは、耐
熱性がないため、セルフアラインプロセスに適さず、配
線抵抗が低いという特徴にもかかわらず、次第に用いら
れなくなった。
2. Description of the Related Art Since the 1980s, gate materials of MOS type semiconductor integrated circuits have been mainly made of silicon. This is in addition to the physical characteristic that the energy difference between the gate electrode and the semiconductor channel is small,
This is because the source / drain can be formed in a self-aligned manner (self-alignment) because of heat resistance. Conversely, aluminum gates, which have been the mainstream until then, are not suitable for self-alignment processes because of their lack of heat resistance, and have been gradually used, despite their low wiring resistance.

【0003】しかし、最近になって、レーザーアニール
技術等を用いることによって、アルミニウムゲイトであ
っても、セルフアラインプロセスが採用できることを明
らかにし、なおかつ、ゲイト電極あるいはそれに接続す
る配線(これらは、互いに明確に区別できるものではな
いので、以下では、ゲイト電極配線と総称する)の表面
に、陽極酸化法によって、耐蝕性、耐圧性に優れた酸化
アルミニウム被膜を形成することによって、配線層間の
電気的分離を確実におこなえることと、酸化アルミニウ
ムを利用して、ゲイトとソース/ドレインにオフセット
領域を形成できることを示した(特願平3−34033
6、同4−30220、同4−34194)。
However, recently, by using a laser annealing technique or the like, it has been clarified that a self-alignment process can be adopted even with an aluminum gate, and furthermore, a gate electrode or a wiring connected to the gate electrode (these are mutually connected). Since these are not clearly distinguishable, hereinafter, they are collectively referred to as gate electrode wirings), and by forming an aluminum oxide film having excellent corrosion resistance and pressure resistance on the surface by an anodizing method, electrical connection between wiring layers can be achieved. It has been shown that the separation can be reliably performed and that an offset region can be formed in the gate and the source / drain by using aluminum oxide (Japanese Patent Application No. 3-34033).
6, 4-30220, 4-34194).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、いくつ
かの問題点もあった。例えば、陽極酸化をおこなって
も、場所によって、その酸化膜の密着性がさまざまで、
一部には剥離してしまうことがあった。また、酸化アル
ミニウムは耐蝕性が著しく強いため、通常のウェットエ
ッチングやドライエッチングではなかなか除去できなか
った。そして、酸化アルミニウムは酸化珪素とのエッチ
ングの選択比が著しく大きく、酸化アルミニウムをエッ
チングしている間に周辺の酸化珪素等の材料まで、著し
くエッチングされてしまうことがあった。特に、複雑な
回路を構成する場合には、いくつものトランジスタのゲ
イト電極配線を1つの配線に接続して、陽極酸化をおこ
なうのであるが、そのための配線は後に除去されるべき
ものであり、その酸化アルミニウムで被覆された配線を
除去することは困難であった。また、これらのゲイト電
極配線の限られた部分にコンタクトを形成しようとした
際に、周辺の材料までもが浸食されてしまうことは回路
の作製に大きな制約となった。
However, there are some problems. For example, even if anodizing is performed, the adhesion of the oxide film varies depending on the location,
In some cases, it was peeled off. In addition, since aluminum oxide has extremely high corrosion resistance, it cannot be easily removed by ordinary wet etching or dry etching. Aluminum oxide has a remarkably high etching selectivity with respect to silicon oxide, and a material such as silicon oxide in the periphery may be significantly etched during the etching of aluminum oxide. In particular, when configuring a complicated circuit, the gate electrode wirings of a number of transistors are connected to one wiring to perform anodic oxidation, but the wiring for that purpose must be removed later. It was difficult to remove the wiring covered with aluminum oxide. Further, when a contact is to be formed in a limited portion of these gate electrode wirings, the erosion of even the surrounding materials has been a great constraint on the fabrication of the circuit.

【0005】これに対し、例えば、特願平3−3481
30に記述されるように、レーザー光のごとき、高エネ
ルギーの電磁波をエッチング箇所に集中的に照射して、
その部分の酸化アルミニウムと下地のゲイト電極配線を
除去してしまう方法を提案した。しかしながら、このよ
うな方法では、下地のゲイト電極配線までもが除去さ
れ、あるいは相当なダメージを受け、コンタクトを形成
することはほとんど不可能であった。
On the other hand, for example, Japanese Patent Application No. 3-3481
As described in No. 30, a high-energy electromagnetic wave such as a laser beam is intensively irradiated on the etching portion,
A method for removing the aluminum oxide and the underlying gate electrode wiring in that portion was proposed. However, in such a method, even the underlying gate electrode wiring is removed or suffers considerable damage, making it almost impossible to form a contact.

【0006】本発明はこのような問題点に対してなされ
たものであり、陽極酸化アルミゲイトのトランジスタを
安定して作製する作製方法、およびそれに適した回路配
置を提案せんとするものである。
The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to propose a method of stably manufacturing an anodized aluminum gate transistor and a circuit arrangement suitable for the method.

【0007】[0007]

【問題を解決するための手段】先に指摘したように、陽
極酸化アルミゲイトトランジスタの作製においては、 陽極酸化膜の剥離た密着性のばらつき、 陽極酸化後の不要な配線の除去とコンタクトホール
の形成、 という2つの問題点があった。このうち、に関して
は、本発明人等の研究の結果、ゲイト電極配線にいたる
配線の最適化をおこなえばよいことが明らかになった。
すなわち、従来は、配線の幅に関しては特に考慮されて
いなかったため、ゲイト電極配線間で電位が異なってい
た。これは、ゲイト電極配線にいたる電流の通路を考慮
しなかったためである。そして、このような状況では、
陽極酸化が同じように進展しても、配線幅に占める陽極
酸化膜の厚さは線幅の細い所の方が太い所よりも早い段
階で大きくなり、結果的にその違いが密着性のばらつき
をもたらし、剥離に至ったのである。そこで、本発明は
図1(A)に示すように、ゲイト電極配線にいたる配線
をその幅によって階層化した。
[Means for Solving the Problems] As pointed out above, in the fabrication of an anodized aluminum gate transistor, the variation in adhesion due to the peeling of the anodized film, the removal of unnecessary wiring after the anodization and the contact hole Formation. Among them, as a result of research conducted by the present inventors, it has become clear that it is only necessary to optimize the wiring up to the gate electrode wiring.
That is, conventionally, no special consideration was given to the width of the wiring, so that the potential was different between the gate electrode wirings. This is because the current path leading to the gate electrode wiring was not considered. And in such a situation,
Even if anodic oxidation progresses in the same way, the thickness of the anodic oxide film occupying the wiring width increases earlier in places where the line width is narrower than in places where the line width is wider, and as a result, the difference is due to variations in adhesion. And led to peeling. Therefore, in the present invention, as shown in FIG. 1A, the wiring up to the gate electrode wiring is hierarchized by its width.

【0008】すなわち、電流源から延びる配線は最も幅
の広い幹線配線13とし、そこから、幹線配線よりは幅
の狭い支線配線5を設け、さらに、末端のゲイト電極配
線6というようにした。このような回路配置によって、
末端のゲイト電極配線の間での陽極酸化の進展の違いは
著しく抑えられ、各ゲイト電極配線の陽極酸化膜の密着
性をほぼ一定とすることができた。
That is, the wiring extending from the current source is the main wiring 13 having the widest width, the branch wiring 5 narrower than the main wiring is provided, and the gate electrode wiring 6 at the end is provided. With such a circuit arrangement,
The difference in the progress of anodic oxidation between the terminal gate electrode wirings was remarkably suppressed, and the adhesion of the anodic oxide film of each gate electrode wiring could be made almost constant.

【0009】の問題点を解決するために、本発明で
は、のちにエッチングされたり、コンタクトが形成され
る箇所を有機コーティング材料で被覆し、陽極酸化され
ないようにした。有機コーティング材料としては、少な
くとも270℃の耐熱性を有していることが望ましく、
その目的のためにはポリイミド系の有機材料が適してい
る。特に、フォトニース(感光性ポリイミド)はパター
ニングが容易であるので好適である。このような有機コ
ーティング材料は適切な溶媒(例えばヒドラジン)、も
しくは酸素雰囲気あるいはその他の酸化性気体(例え
ば、二酸化窒素、オゾン等)の雰囲気のプラズマによっ
て簡単に除去される。その一方で、陽極酸化に耐えられ
るだけの耐酸化性がある。
In order to solve the problem of the present invention, in the present invention, a portion to be etched or a contact is formed later is coated with an organic coating material so as not to be anodized. It is desirable that the organic coating material has a heat resistance of at least 270 ° C.
For that purpose, a polyimide organic material is suitable. In particular, photo nice (photosensitive polyimide) is preferable because patterning is easy. Such organic coating materials are easily removed by a suitable solvent (eg, hydrazine) or plasma in an atmosphere of oxygen or another oxidizing gas (eg, nitrogen dioxide, ozone, etc.). On the other hand, it has oxidation resistance enough to withstand anodic oxidation.

【0010】図5には、フォトニース(東レ製UR38
00)の酸素プラズマ中におけるエッチングレートと雰
囲気圧力の関係を示したものである。酸素分圧は100
%である。フォトニースの厚さは2.3μmとし、室温
で平行平板型電極にRF電力を印加して、プラズマを発
生させることによってエッチング(アッシング)をおこ
なった。雰囲気は酸素で、酸素流量は2.3SCCMで
ある。図から明らかなようにプラズマの圧力に対してエ
ッチングレートは比例する。また、図には示さないが、
アッシング時の温度が高いほどエッチングレートが増加
し、室温から300℃の範囲においては、線型なエッチ
ングレート依存性が見られた。このような酸化性気体プ
ラズマによるエッチングでは酸化性気体の分圧が高いほ
ど良好なエッチング特性が得られた。
FIG. 5 shows a photo nice (UR38 manufactured by Toray Industries, Inc.).
FIG. 4 shows the relationship between the etching rate and the atmospheric pressure in oxygen plasma of FIG. Oxygen partial pressure is 100
%. The thickness of the photonice was 2.3 μm, and etching (ashing) was performed by applying RF power to the parallel plate electrodes at room temperature to generate plasma. The atmosphere is oxygen and the oxygen flow rate is 2.3 SCCM. As is clear from the figure, the etching rate is proportional to the plasma pressure. Although not shown in the figure,
As the temperature at the time of ashing was higher, the etching rate was increased. In the range from room temperature to 300 ° C., linear etching rate dependence was observed. In the etching using the oxidizing gas plasma, the higher the partial pressure of the oxidizing gas, the better the etching characteristics.

【0011】有機コーティング材料を除去した後は、金
属配線が露出されるので、そのエッチングは容易であ
り、また、コンタクトを形成するにも何ら問題がない。
特にコンタクトを形成するにあたっては、層間絶縁物を
形成した後、通常のようにコンタクトホールを形成し
て、コンタクトを設ければよい。以下に実施例を示し、
さらに本発明を説明する。
After removing the organic coating material, the metal wiring is exposed, so that the etching is easy, and there is no problem in forming a contact.
In particular, in forming a contact, after forming an interlayer insulator, a contact hole may be formed as usual, and a contact may be provided. Examples are shown below,
Further, the present invention will be described.

【0012】[0012]

【実施例】【Example】

〔実施例1〕 図1および図2に本実施例を示す。図1
は上面から見た様子であり、図2は本発明の工程をわか
りやすくするために工程ごとの概念的な断面を描いたも
のである。したがって、図2は図1の特定の部分の断面
というわけではない。
Embodiment 1 FIGS. 1 and 2 show this embodiment. FIG.
FIG. 2 shows a conceptual cross section of each step in order to make the steps of the present invention easy to understand. Accordingly, FIG. 2 is not a cross-section of any particular portion of FIG.

【0013】まず、基板1としてコーニング7059ガ
ラスを使用した。そして、下地の酸化珪素膜2を厚さ1
00nmだけ、スパッタ法によって形成した。さらに、
アモルファスシリコン被膜をプラズマCVD法によって
150nmだけ形成した。これを600℃で60時間、
窒素雰囲気中でアニールし、再結晶化させた。さらに、
これをパターニングして、島状の半導体領域3を複数形
成した。
First, Corning 7059 glass was used as the substrate 1. Then, the underlying silicon oxide film 2 is formed to a thickness of 1
Only a thickness of 00 nm was formed by a sputtering method. further,
An amorphous silicon film was formed to a thickness of 150 nm by a plasma CVD method. This at 600 ° C for 60 hours
Annealed in a nitrogen atmosphere and recrystallized. further,
This was patterned to form a plurality of island-shaped semiconductor regions 3.

【0014】さらに、酸化珪素をターゲットとする酸素
雰囲気中でのスパッタ法によって、ゲイト酸化膜4を厚
さ115nmだけ堆積し、次に、電子ビーム蒸着によっ
てアルミニウム被膜(厚さ500nm)を形成して、こ
れをパターニングし、第1の配線5、第2の配線13お
よびゲイト電極配線6を形成した。ここで、第1の配線
は本発明でいう支線配線であり、第2の配線は幹線配線
である。これらの配線の幅は、第1の配線は4μm、第
2の配線は10μmとした。このようにして、薄膜トラ
ンジスタ(TFT)の外形を整えた。このときのTFT
のチャネルの大きさは、長さを2μm、幅を12μmと
した。
Further, a gate oxide film 4 is deposited to a thickness of 115 nm by a sputtering method in an oxygen atmosphere using silicon oxide as a target, and then an aluminum film (500 nm in thickness) is formed by electron beam evaporation. This was patterned to form a first wiring 5, a second wiring 13, and a gate electrode wiring 6. Here, the first wiring is a branch wiring according to the present invention, and the second wiring is a main wiring. The width of these wirings was 4 μm for the first wiring and 10 μm for the second wiring. Thus, the outer shape of the thin film transistor (TFT) was adjusted. TFT at this time
The channel had a length of 2 μm and a width of 12 μm.

【0015】また、この配線のパターニングには5wt
%の硝酸と燐酸の混合したものを用いた。例えばエッチ
ングの温度を40℃としてときは配線(アルミニウム)
のエッチングレートは225nm/分であった。ここま
での様子は図1(A)および図2(A)に示される。
Further, 5 wt.
% Nitric acid and phosphoric acid were used. For example, when the etching temperature is 40 ° C., wiring (aluminum)
Was 225 nm / min. The state so far is shown in FIGS. 1A and 2A.

【0016】さらに、フォトニース(東レUR380
0)をスピンコータによって、塗布した。回転数は25
00rpmであった。そして、80℃の窒素雰囲気中で
1時間乾燥させた後、このフォトニースをパターニング
した。この場合には、第1の配線5と第2の配線13の
全面に残存させた。そして、300℃で0.5〜2時間
ベーキングすることによって、フォトニースをポリイミ
ド化させ、さらに、上記配線13、5、6に電気を通
じ、陽極酸化法によって、フォトニースの塗布されてい
ないゲイト電極配線の周囲(上面および側面)に酸化ア
ルミニウムの被膜8を形成した。陽極酸化は、3%の酒
石酸のエチレングリコール溶液を5%アンモニアで中和
して、pHを7.0±0.2とした溶液を使用しておこ
なった。まず、溶液中に陰極として白金を浸し、さらに
TFTを基板ごと浸して、第2の配線13を電源の陽極
に接続した。温度は25±2℃に保った。
Further, Photo Nice (Toray UR380)
0) was applied by a spin coater. 25 rpm
It was 00 rpm. After drying for 1 hour in a nitrogen atmosphere at 80 ° C., the photonice was patterned. In this case, the first wiring 5 and the second wiring 13 are left over the entire surface. Then, by baking at 300 ° C. for 0.5 to 2 hours, the photonice is made into a polyimide, and electricity is passed through the wirings 13, 5, and 6, and the gate electrode on which the photonice is not applied is anodized by the anodic oxidation method. An aluminum oxide coating 8 was formed around the wiring (top and side). Anodization was performed using a solution in which a 3% solution of tartaric acid in ethylene glycol was neutralized with 5% ammonia to adjust the pH to 7.0 ± 0.2. First, platinum was immersed in the solution as a cathode, and the TFT was immersed together with the substrate, and the second wiring 13 was connected to the anode of the power supply. The temperature was kept at 25 ± 2 ° C.

【0017】この状態で、最初、0.1〜0.5mA/
cm2 の電流を流し、電圧が250Vに達したら、電圧
を一定に保ったまま通電し、電流が0.005mA/c
2になったところで電流を止め、陽極酸化を終了させ
た。陽極酸化終了後、0.2〜2.0Torr、RFパ
ワーが0.1〜0.3W/cm2 の酸素プラズマ中でア
ッシングすることによって、フォトニースを除去した。
このとき、基板温度を90〜300℃に加熱しておくと
よりエッチングレートを向上せしめることができた。こ
のようにして得られた陽極酸化膜の厚さは320nmで
あった。ここまでで得られた回路の状態を図1(B)お
よび図2(B)に示す。
In this state, 0.1 to 0.5 mA /
flowing a current of cm 2, When voltage reaches 250V, energized while keeping the voltage constant, current 0.005 mA / c
When the current reached m 2 , the current was stopped and anodization was terminated. After the anodization was completed, photonice was removed by ashing in oxygen plasma of 0.2 to 2.0 Torr and RF power of 0.1 to 0.3 W / cm 2 .
At this time, if the substrate temperature was heated to 90 to 300 ° C., the etching rate could be further improved. The thickness of the anodic oxide film thus obtained was 320 nm. FIGS. 1B and 2B show the state of the circuit obtained so far.

【0018】次に、イオン注入法によって、半導体領域
3にN型の不純物領域(ソース/ドレイン)9aあるい
はP型の不純物領域9bを形成した。N型のドーパント
としてはリンイオンを使用し、イオンエネルギーは70
〜100keV、リンの濃度は1〜5×1013cm-2
した。また、P型のドーパントとしては、BF3 + を使
用した。ドーズ量、加速エネルギーはリンのドーピング
と同じ条件とした。このイオン注入によって、ソース、
ドレイン領域9はゲイト電極とかさならない部分(オフ
セット領域)が酸化アルミニウムの厚さ(約300n
m)だけ形成されたものと推定される。
Next, an N-type impurity region (source / drain) 9a or a P-type impurity region 9b was formed in the semiconductor region 3 by ion implantation. Phosphorus ions are used as the N-type dopant, and the ion energy is 70.
-100 keV, and the concentration of phosphorus was 1-5 × 10 13 cm −2 . BF 3 + was used as the P-type dopant. The dose and the acceleration energy were set to the same conditions as those for doping with phosphorus. By this ion implantation, the source,
In the drain region 9, a portion (offset region) which does not overlap with the gate electrode has a thickness of aluminum oxide (about 300 n
m) is presumed to have been formed.

【0019】次いでフォトニースを除去して、レーザー
アニールをおこなった。レーザーはKrFエキシマーレ
ーザーを用い、例えば350mJ/cm2 のパワー密度
のレーザーパルスを50ショット照射した。このレーザ
ーアニールによって、イオン注入でアモルファス化した
部分の再結晶化がなされた。また、この工程ではレーザ
ーの代わりにハロゲンランプ等を用いて照射をおこなっ
ても同様な効果が得られた。ここまでで得られた回路の
状態を図1(C)および図2(C)に示す。
Next, the photonice was removed and laser annealing was performed. As a laser, a KrF excimer laser was used, and a laser pulse having a power density of, for example, 350 mJ / cm 2 was irradiated for 50 shots. By this laser annealing, the portion which was made amorphous by ion implantation was recrystallized. In this step, the same effect was obtained even when irradiation was performed using a halogen lamp or the like instead of the laser. FIGS. 1C and 2C show the states of the circuit obtained so far.

【0020】次に、図1(D)に示すように選択的に第
1の配線の一部および第2の配線の全部を除去して、C
MOSゲイトアレーを多数形成した。第1の配線の一部
は、5aで示すように残存させた。その後、図2(D)
に示すように、酸化珪素のスパッタ成膜によって層間絶
縁物10を形成し、公知のフォトリソグラフィー技術に
よって、半導体領域3上にコンタクトホール11a、1
1bを形成し、また、同時に第1の配線5a上にもコン
タクトホール12を形成した。もちろん、必ずしも同時
に形成されなければならないのではなく、必要に応じ
て、これらのコンタクトホールは独立に形成してもよ
い。その後、金属被膜を選択的に形成すれば、半導体回
路が完成する。
Next, as shown in FIG. 1D, a part of the first wiring and the entirety of the second wiring are selectively removed, and C
A large number of MOS gate arrays were formed. Part of the first wiring was left as shown by 5a. Then, FIG. 2 (D)
As shown in FIG. 1, an interlayer insulator 10 is formed by sputtering a silicon oxide film, and contact holes 11a, 1a, 1a, and 1b are formed on the semiconductor region 3 by a known photolithography technique.
1b, and at the same time, a contact hole 12 was also formed on the first wiring 5a. Of course, the contact holes need not always be formed at the same time, and if necessary, these contact holes may be formed independently. Thereafter, if a metal film is selectively formed, a semiconductor circuit is completed.

【0021】〔実施例2〕 図3に本実施例を示す。な
お、上面から見た配線パターンは図1と実質的に同一で
ある。
Embodiment 2 FIG. 3 shows this embodiment. Note that the wiring pattern viewed from above is substantially the same as FIG.

【0022】まず、基板21としてコーニング7059
ガラスを使用した。そして、下地の酸化珪素膜22を厚
さ100nmだけ、スパッタ法によって形成した。さら
に、アモルファスシリコン被膜をLPCVD法によって
50nmだけ形成した。これにパルスレーザーを照射し
て結晶化させた。さらに、これをパターニングして、島
状の半導体領域23を複数形成した。
First, Corning 7059 is used as the substrate 21.
Glass was used. Then, the underlying silicon oxide film 22 was formed to a thickness of 100 nm by a sputtering method. Further, an amorphous silicon film was formed to a thickness of 50 nm by the LPCVD method. This was irradiated with a pulse laser to be crystallized. Further, this was patterned to form a plurality of island-shaped semiconductor regions 23.

【0023】さらに、酸化珪素をターゲットとする酸素
雰囲気中でのスパッタ法によって、ゲイト酸化膜24を
厚さ115nmだけ堆積し、次に、電子ビーム蒸着によ
ってアルミニウム被膜(厚さ500nm)を形成して、
これをパターニングし、第1の配線25およびゲイト電
極配線26を形成した。このようにして、薄膜トランジ
スタ(TFT)の外形を整えた。このときのTFTのチ
ャネルの大きさは、長さを2μm、幅を12μmとし
た。
Further, a gate oxide film 24 is deposited to a thickness of 115 nm by sputtering in an oxygen atmosphere targeting silicon oxide, and then an aluminum film (500 nm in thickness) is formed by electron beam evaporation. ,
This was patterned to form a first wiring 25 and a gate electrode wiring 26. Thus, the outer shape of the thin film transistor (TFT) was adjusted. The size of the TFT channel at this time was 2 μm in length and 12 μm in width.

【0024】また、この配線のパターニングには5wt
%の硝酸と燐酸の混合したものを用いた。例えばエッチ
ングの温度を40℃としてときは配線(アルミニウム)
のエッチングレートは225nm/分であった。ここま
での様子は図3(A)に示される。
Also, 5 wt.
% Nitric acid and phosphoric acid were used. For example, when the etching temperature is 40 ° C., wiring (aluminum)
Was 225 nm / min. The state so far is shown in FIG.

【0025】さらに、フォトニース(東レUR380
0)を塗布した。そして、このフォトニースをパターニ
ングし、図3(B)に示すように、配線25上にのみ残
存させた。そして、上記配線25、26に電気を通じ、
陽極酸化法によって、フォトニースの塗布されていない
ゲイト電極配線の周囲(上面および側面)に酸化アルミ
ニウムの被膜28を形成した。陽極酸化は、3%の酒石
酸のエチレングリコール溶液を5%アンモニアで中和し
て、pHを7.0±0.2とした溶液を使用しておこな
った。まず、溶液中に陰極として白金を浸し、さらにT
FTを基板ごと浸して、配線を電源の陽極に接続した。
温度は25±2℃に保った。
Further, Photo Nice (Toray UR380)
0) was applied. Then, this photonice was patterned and left only on the wiring 25 as shown in FIG. Then, electricity is passed through the wirings 25 and 26,
An aluminum oxide film 28 was formed around the gate electrode wiring not coated with photonice (upper surface and side surfaces) by an anodizing method. Anodization was performed using a solution in which a 3% solution of tartaric acid in ethylene glycol was neutralized with 5% ammonia to adjust the pH to 7.0 ± 0.2. First, platinum is immersed in a solution as a cathode, and T
The FT was immersed together with the substrate, and the wiring was connected to the anode of the power supply.
The temperature was kept at 25 ± 2 ° C.

【0026】この状態で、最初、0.1〜0.5mA/
cm2 の電流を流し、電圧が250Vに達したら、電圧
を一定に保ったまま通電し、電流が0.005mA/c
2になったところで電流を止め、陽極酸化を終了させ
た。このようにして得られた陽極酸化膜の厚さは320
nmであった。ここまでで得られた回路の状態を図3
(B)に示す。
In this state, first, 0.1 to 0.5 mA /
flowing a current of cm 2, When voltage reaches 250V, energized while keeping the voltage constant, current 0.005 mA / c
When the current reached m 2 , the current was stopped and anodization was terminated. The thickness of the anodic oxide film thus obtained is 320
nm. The state of the circuit obtained so far is shown in FIG.
It is shown in (B).

【0027】次に、イオン注入法によって、半導体領域
23にN型の不純物領域(ソース/ドレイン)29aあ
るいはP型の不純物領域29bを形成した。N型のドー
パントとしてはリンイオンを使用し、イオンエネルギー
は70〜100keV、リンの濃度は1〜5×1013
-2とした。また、P型のドーパントとしては、BF3
+ を使用した。ドーズ量、加速エネルギーはリンのドー
ピングと同じ条件とした。このイオン注入によって、ソ
ース、ドレイン領域29はゲイト電極とかさならない部
分(オフセット領域)が酸化アルミニウムの厚さ(約3
00nm)だけ形成されたものと推定される。この工程
は、イオンを質量分離できない、プラズマドーピング
(イオンドーピングともいう)によっておこなってもよ
いし、他の適切なドーピング方法でおこなってもよい。
Next, an N-type impurity region (source / drain) 29a or a P-type impurity region 29b was formed in the semiconductor region 23 by ion implantation. Phosphorus ions are used as the N-type dopant, the ion energy is 70 to 100 keV, and the phosphorus concentration is 1 to 5 × 10 13 c.
m -2 . Further, as the P-type dopant, BF 3
Used + . The dose and the acceleration energy were set to the same conditions as those for doping with phosphorus. As a result of this ion implantation, a portion (offset region) of the source / drain region 29 which does not overlap with the gate electrode has a thickness of aluminum oxide (about 3
00 nm). This step may be performed by plasma doping (also referred to as ion doping) that cannot separate ions by mass, or may be performed by another appropriate doping method.

【0028】次いでフォトニースを除去して、レーザー
アニールをおこなった。この際には実施例1とは異なっ
て、基板の裏面からレーザーを照射した(図3(C)参
照)。レーザーはXeClエキシマーレーザー(波長3
08nm)もしくはXeFエキシマーレーザー(波長3
50nm)を用いた。ここで、レーザーを選択するにあ
たっては、基板(ここではコーニング7059)の光透
過性を考慮しなければならない。石英であればKrFレ
ーザー(波長248nm)でもよかった。本実施例で
は、図3(C)のように裏面からレーザーを照射し、例
えば350mJ/cm2 のパワー密度のレーザーパルス
を10ショット照射した。このレーザーアニールによっ
て、イオン注入でアモルファス化した部分の再結晶化が
なされた。また、この工程ではレーザーの代わりにハロ
ゲンランプ等を用いて照射をおこなっても同様な効果が
得られた。
Next, the photonice was removed and laser annealing was performed. At this time, unlike in Example 1, laser was irradiated from the back surface of the substrate (see FIG. 3C). The laser is a XeCl excimer laser (wavelength 3
08 nm) or XeF excimer laser (wavelength 3
50 nm). Here, in selecting a laser, the light transmittance of the substrate (here, Corning 7059) must be considered. For quartz, a KrF laser (wavelength 248 nm) may be used. In this example, as shown in FIG. 3C, laser irradiation was performed from the back surface, and for example, 10 shots of a laser pulse having a power density of 350 mJ / cm 2 were irradiated. By this laser annealing, the portion which was made amorphous by ion implantation was recrystallized. In this step, the same effect was obtained even when irradiation was performed using a halogen lamp or the like instead of the laser.

【0029】このような方法は不純物領域の活性化をレ
ーザーアニール(もしくはランプアニール)によってお
こなうという点では実施例1と同じであるが、2回目の
レーザーアニール(もしくはランプアニール)を基板の
裏面からおこなうということによって、不純物領域とチ
ャネル形成領域の連続的な接続の形成を目的とする。不
連続な境界による欠陥については後述する。しかしなが
ら、裏面だけから、レーザー照射(もしくはランプアニ
ール)をおこなった場合には、シリコン層の基板側のみ
がよく結晶化されて、不純物領域の全域にゆきわたらな
い場合がある。より確実に結晶化をおこなうには、両面
からレーザー照射(もしくはランプアニール)をおこな
えばよい。
This method is the same as that of the first embodiment in that the activation of the impurity region is performed by laser annealing (or lamp annealing), but the second laser annealing (or lamp annealing) is performed from the back surface of the substrate. By doing so, an object is to form a continuous connection between the impurity region and the channel formation region. Defects due to discontinuous boundaries will be described later. However, when laser irradiation (or lamp annealing) is performed only from the back surface, only the substrate side of the silicon layer may be well crystallized and may not reach the entire impurity region. For more reliable crystallization, laser irradiation (or lamp annealing) may be performed from both sides.

【0030】また、実施例1のように上面からレーザー
(もしくはランプアニール)を照射した場合には、陽極
酸化されていない領域と陽極酸化された領域の界面で熱
膨張率の違いから配線が剥離する現象が観測されたが、
裏面にはそのような違いがないので、裏面からの照射で
は配線の剥離が抑制された。
When the laser (or lamp annealing) is applied from the upper surface as in the first embodiment, the wiring is separated due to the difference in the coefficient of thermal expansion at the interface between the non-anodized region and the anodized region. Was observed,
Since there is no such difference on the back surface, peeling of the wiring was suppressed by irradiation from the back surface.

【0031】その後、配線25の一部を除去し、また、
図3(D)に示すように、酸化珪素のスパッタ成膜によ
って層間絶縁物30を形成し、公知のフォトリソグラフ
ィー技術によって、半導体領域23上にコンタクトホー
ル31a、31bを形成し、また、同時に配線25a上
にもコンタクトホール32を形成した。もちろん、必ず
しも同時に形成されなければならないのではなく、必要
に応じて、これらのコンタクトホールは独立に形成して
もよい。その後、金属被膜を選択的に形成すれば、半導
体回路が完成する。
Thereafter, a part of the wiring 25 is removed, and
As shown in FIG. 3D, an interlayer insulator 30 is formed by sputter deposition of silicon oxide, contact holes 31a and 31b are formed on the semiconductor region 23 by a known photolithography technique, and wiring is simultaneously performed. A contact hole 32 was also formed on 25a. Of course, the contact holes need not always be formed at the same time, and if necessary, these contact holes may be formed independently. Thereafter, if a metal film is selectively formed, a semiconductor circuit is completed.

【0032】得られた素子(NMOS)の特性の例を図
4に示す。図4(A)は、不純物領域の活性化のレーザ
ー照射を、上面からおこなった場合の素子特性である
が、初期特性(図中にてaで示す)は良好であるが、ゲ
イトに25〜30Vのパルスを連続的に印加すると、b
で示すように劣化してしまった。これは、不純物領域と
チャネル形成領域の界面が不連続的で接合が弱く、長時
間の電圧印加によってダングリングボンドをターミネイ
トしていた水素等が離脱したためと考えられる。
FIG. 4 shows an example of the characteristics of the obtained device (NMOS). FIG. 4A shows the device characteristics when laser irradiation for activating the impurity region is performed from the upper surface. The initial characteristics (indicated by a in FIG. 4A) are good, but the gate has 25 to 25%. When a pulse of 30 V is continuously applied, b
It has deteriorated as shown by. This is considered to be because the interface between the impurity region and the channel formation region is discontinuous, the junction is weak, and hydrogen or the like terminating the dangling bond has been released by application of a voltage for a long time.

【0033】一方、レーザー照射を裏面からおこなった
場合には、初期特性(図中にcで示す)も100時間後
の特性(図中にdで示す)も変化がなかった。このよう
に裏面からレーザー照射することの効果が確かめられ
た。
On the other hand, when the laser irradiation was performed from the back surface, neither the initial characteristics (indicated by c in the figure) nor the characteristics after 100 hours (indicated by d in the figure) changed. Thus, the effect of laser irradiation from the back surface was confirmed.

【0034】[0034]

【発明の効果】以上のように、本発明によって、陽極酸
化アルミゲイトトランジスタの配線パターニングを従来
のトランジスタの場合と同じ程度に容易におこなえるよ
うになった。特に、本発明は微細加工に有利であると考
えられる。というのは、酸化アルミニウムは、レーザー
エッチング等の特殊な方法以外の通常のドライエッチン
グプロセスでは除去できなかったので、主としてウェッ
トエッチングによっておこなっていた。しかしながら、
ウェットエッチングでは微細加工が困難であったので、
作製される素子も集積度の低いものであった。本発明に
よって、ドライエッチングプロセスが使用できるように
なり、微細加工が可能となり、また、歩留りを向上させ
ることができた。
As described above, according to the present invention, the wiring patterning of the anodized aluminum gate transistor can be performed as easily as in the case of the conventional transistor. In particular, it is believed that the present invention is advantageous for microfabrication. This is because aluminum oxide cannot be removed by a normal dry etching process other than a special method such as laser etching, and is mainly performed by wet etching. However,
Since micro-processing was difficult with wet etching,
The manufactured device was also of low integration. According to the present invention, a dry etching process can be used, fine processing can be performed, and the yield can be improved.

【0035】本発明中、実施例では絶縁基板上のトラン
ジスタについて記述した。これは、例えば液晶表示装置
のアクティブマトリクス等に利用されるのであるが、こ
のことは、何も本発明を、半導体基板上のトランジス
タ、すなわち、通常の半導体集積回路の作製に利用でき
ないことを主張するものではない。むしろ、本発明によ
って半導体基板上にレーザーアニールプロセスを利用し
て、低温で半導体集積回路を作製すれば、その素子の特
性は従来のシリコンゲイトのものよりも優れたものとな
る。また、半導体基板上の絶縁層上にTFTを形成する
際にも本発明は有効である。このように、本発明は広く
半導体回路の作製に必要な基盤技術であり、その工業的
価値は大である。
In the embodiments of the present invention, the transistor on the insulating substrate has been described. This is used, for example, in an active matrix of a liquid crystal display device, but this asserts that the present invention cannot be used for manufacturing a transistor on a semiconductor substrate, that is, a normal semiconductor integrated circuit. It does not do. Rather, if a semiconductor integrated circuit is fabricated on a semiconductor substrate at a low temperature by using a laser annealing process according to the present invention, the characteristics of the device will be better than those of a conventional silicon gate. The present invention is also effective when forming a TFT on an insulating layer on a semiconductor substrate. As described above, the present invention is widely used as a basic technology required for manufacturing a semiconductor circuit, and its industrial value is great.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の半導体回路の作製工程を示す。(上
面図)
FIG. 1 shows a manufacturing process of a semiconductor circuit of the present invention. (Top view)

【図2】 本発明の半導体回路の作製工程を示す。(断
面図)
FIG. 2 shows a process for manufacturing a semiconductor circuit of the present invention. (Cross section)

【図3】 本発明の半導体回路の作製工程を示す。(断
面図)
FIG. 3 shows a manufacturing process of the semiconductor circuit of the present invention. (Cross section)

【図4】 実施例で得られた素子の特性の例を示す。FIG. 4 shows an example of characteristics of an element obtained in an example.

【図5】 フォトニースのエッチング特性の例を示す。FIG. 5 shows an example of the etching characteristics of Photo Nice.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 下地酸化膜 3 半導体領域 4 ゲイト絶縁膜 5 第1の配線 6 ゲイト電極配線 7 有機コーティング材料 8 陽極酸化膜 9 不純物領域(ソース/ドレイン) 10 層間絶縁物 11 コンタクトホール(不純物領域用) 12 コンタクトホール(第1の配線用) 13 第2の配線 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate 2 Base oxide film 3 Semiconductor region 4 Gate insulating film 5 First wiring 6 Gate electrode wiring 7 Organic coating material 8 Anodized film 9 Impurity region (source / drain) 10 Interlayer insulator 11 Contact hole (for impurity region) 12 contact hole (for first wiring) 13 second wiring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山崎 舜平 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社 半導体エネルギー研究所内 審査官 右田 昌士 (56)参考文献 特開 平1−237525(JP,A) 特開 昭58−23479(JP,A) 特開 平1−248136(JP,A) 特開 平2−272430(JP,A) 特開 昭61−99186(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) G02F 1/1362 H01L 29/78 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing from the front page (72) Inventor Shunpei Yamazaki 398 Hase, Atsugi-shi, Kanagawa Examiner, Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Examiner Masashi Migita (56) References JP-A 1-237525 (JP, A) JP JP-A-58-23479 (JP, A) JP-A-1-248136 (JP, A) JP-A-2-272430 (JP, A) JP-A-61-99186 (JP, A) (58) Fields investigated (Int) .Cl. 7 , DB name) G02F 1/1362 H01L 29/78

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】絶縁表面を有する基板上方に、ゲイト電
極、前記ゲイト電極に電気的に接続された第1の配線、
および前記第1の配線に電気的に接続された第2の配線を
形成し、 前記第1の配線の一部および前記第2の配線を有機材料で
被覆し、 前記ゲイト電極の表面を酸化し、 少なくとも前記第2の配線の前記有機材料を除去し、 前記第2の配線を除去することを特徴とする電子回路の
作製方法。
A gate electrode, a first wiring electrically connected to the gate electrode, above a substrate having an insulating surface;
Forming a second wiring electrically connected to the first wiring, covering a part of the first wiring and the second wiring with an organic material, and oxidizing a surface of the gate electrode. A method for manufacturing an electronic circuit, comprising: removing at least the organic material of the second wiring; and removing the second wiring.
【請求項2】請求項において、 前記ゲイト電極と前記配線は同一膜上にあることを特徴
とする電子回路の作製方法。
2. The method according to claim 1 , wherein the gate electrode and the wiring are on the same film.
【請求項3】請求項において、 前記有機材料はポリイミド系の有機材料であることを特
徴とする電子回路の作製方法。
3. The method according to claim 1 , wherein the organic material is a polyimide-based organic material.
【請求項4】請求項1において、 前記ゲイト電極および前記配線はアルミニウムよりなる
ことを特徴とする電子回路の作製方法。
4. The method according to claim 1 , wherein the gate electrode and the wiring are made of aluminum.
【請求項5】請求項1において、 前記有機材料は270℃以上の耐熱性を有することを特
徴とする電子回路の作製方法。
5. The method for manufacturing an electronic circuit according to claim 1 , wherein the organic material has a heat resistance of 270 ° C. or higher.
【請求項6】請求項1において、 前記有機材料は、酸素もしくは酸化性雰囲気中にてエッ
チングされることにより除去されることを特徴とする電
子回路の作製方法。
6. The method according to claim 1 , wherein the organic material is removed by etching in an oxygen or oxidizing atmosphere.
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