JPH1140813A - Semiconductor element and its manufacture, and treatment method after dry etching - Google Patents

Semiconductor element and its manufacture, and treatment method after dry etching

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JPH1140813A JP9190248A JP19024897A JPH1140813A JP H1140813 A JPH1140813 A JP H1140813A JP 9190248 A JP9190248 A JP 9190248A JP 19024897 A JP19024897 A JP 19024897A JP H1140813 A JPH1140813 A JP H1140813A
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真弥 山川
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the OFF-state current of a semiconductor element and to enhance its electric characteristic by a method wherein, after an etching operation, the number of defect levels generated in the semiconductor element is reduced. SOLUTION: When a post-treatment is executed after a dry etching operation, a plasma surface treatment is executed by using a gas whose reactivity to a substrate 101 and a device 102 is low such as, e.g. N2 , Ar, He or the like, and an etching gas or a reaction product element which is stuck to the substrate 101 and the device 102 is removed. Thereby, the plasma surface treatment can be continued through an apparatus which performs a dry etching operation, and it is not required to especially install an apparatus which is used to remove the etching gas or the reaction product element which is stuck to the substrate 101 and the device 102. Consequently, after the etching treatment, the etching gas or the reaction product element can be removed by executing a plasma surface treatment by the gas whose reactivity to the substrate 101 and the device 102 is low, and the reliability of the device 102 can be enhanced.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、アクティブマトリ
クス型液晶表示装置、密着型イメージセンサ等のアクテ
ィブ素子に用いられている薄膜トランジスタ等の半導体
素子およびその製造方法に関し、さらに、上記の半導体
素子の製造時等で行われるドライエッチング後の、被エ
ッチング物に残留するエッチングガス元素や反応生成物
を除去するドライエッチング後の処理方法に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device such as a thin film transistor used for an active device such as an active matrix type liquid crystal display device or a contact type image sensor, and a method for manufacturing the same. The present invention relates to a processing method after dry etching for removing an etching gas element and a reaction product remaining on an object to be etched after dry etching performed at times.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、薄膜トランジスタ(TFT:
Thin Film Transistor)は、アクティブマトリクス型液
晶表示装置(AMLCD)に最も多く用いられている。
TFTの基本構造には、スタガ型と逆スタガ型のTFT
の構造があるが、ここでは、逆スタガ型のTFTについ
て説明する。
2. Description of the Related Art Conventionally, a thin film transistor (TFT:
Thin film transistors are most frequently used in active matrix liquid crystal display devices (AMLCD).
The basic structure of the TFT is staggered and inverted staggered TFT
However, here, an inverted stagger type TFT will be described.

【0003】上記逆スタガ型TFTには、a)チャネル
保護型TFT、b)バックチャネルエッチング型TFT
がある。
The above-mentioned inverted stagger type TFT includes a) a channel protection type TFT and b) a back channel etching type TFT.
There is.

【0004】はじめに、チャネル保護型TFTについ
て、その構造および製造方法について、図13を参照し
ながら以下に説明する。
First, the structure and manufacturing method of a channel protection type TFT will be described below with reference to FIG.

【0005】先ず、ガラス等の絶縁性基板210上に、
Al,Mo,Ta等をスパッタリング法にて積層した
後、パターニングすることによりゲート電極220並び
にゲート配線(図示せず)を形成する。
First, on an insulating substrate 210 such as glass,
After laminating Al, Mo, Ta, and the like by a sputtering method, the gate electrode 220 and the gate wiring (not shown) are formed by patterning.

【0006】次に、プラズマCVD(Chemical Vapor D
eposition)法により上記ゲート電極220を覆うよう
に、ゲート絶縁膜230を積層する。
Next, plasma CVD (Chemical Vapor D)
A gate insulating film 230 is stacked so as to cover the gate electrode 220 by an eposition method.

【0007】次いで、上記ゲート絶縁膜230上に、T
FTのチャネル層240を形成する。このチャネル層2
40のチャネル領域に相当する部分に、エッチングスト
ッパ層となるチャネル保護層290を形成する。
[0007] Next, on the gate insulating film 230, T
An FT channel layer 240 is formed. This channel layer 2
A channel protection layer 290 serving as an etching stopper layer is formed in a portion corresponding to the channel region of No. 40.

【0008】その後、同じくプラズマCVD法により形
成されたn+型に不純物ドーピングされたアモルファス
Si膜または微結晶Si膜によりTFTのソース電極2
60bならびにドレイン電極260aのコンタクト層2
50となる膜を形成し、チャネル層240とコンタクト
層250との両Siをパターニングする。このとき、チ
ャネル層240は、エッチングストッパ層となるチャネ
ル保護層290により保護されているため、コンタクト
層250のみがエッチングされ、ソースならびにドレイ
ンのコンタクト領域が形成される。
After that, the source electrode 2 of the TFT is formed by an amorphous Si film or a microcrystalline Si film doped with n + -type impurities similarly formed by the plasma CVD method.
60b and the contact layer 2 of the drain electrode 260a
50 is formed, and both Si of the channel layer 240 and the contact layer 250 are patterned. At this time, since the channel layer 240 is protected by the channel protective layer 290 serving as an etching stopper layer, only the contact layer 250 is etched to form source and drain contact regions.

【0009】この後、Ta、Cr、Ti、ITO膜等あ
るいは、これらの積層膜が形成された後、上記のコンタ
クト層250の形状に沿って、パターニングしてドレイ
ン電極260a、ソース電極260b並びに配線を形成
すると共に、ドレイン電極260aとソース電極260
bとの間にギャップ部280を形成する。
Then, after a Ta, Cr, Ti, ITO film or the like or a laminated film of these is formed, it is patterned along the shape of the contact layer 250 to form a drain electrode 260a, a source electrode 260b and a wiring. And a drain electrode 260a and a source electrode 260
A gap 280 is formed between the gap 280 and the gap b.

【0010】最後に、プラズマCVD法により形成され
るSiN膜、並びに樹脂絶縁膜あるいはこれらの積層膜
からなるTFT保護膜270を形成する。
Finally, a TFT protective film 270 made of a SiN film formed by a plasma CVD method and a resin insulating film or a laminated film thereof is formed.

【0011】次に、バックチャネルエッチング型TFT
について、その構造および製造方法について、図14を
参照しながら以下に説明する。
Next, a back channel etching type TFT
The structure and manufacturing method will be described below with reference to FIG.

【0012】上記バックチャネルエッチング型TFT
は、図13に示すチャネル保護型TFTに形成されたチ
ャネル保護層290が形成されず、ゲート絶縁膜230
と、チャネル層240となる膜と、コンタクト層250
となる膜とが形成された後、チャネル層240とコンタ
クト層250となる両Si膜を島状にパターニングす
る。
The above back channel etching type TFT
Is a case where the channel protection layer 290 formed in the channel protection type TFT shown in FIG.
And a film to be a channel layer 240 and a contact layer 250
After the film to be formed is formed, both the Si films to be the channel layer 240 and the contact layer 250 are patterned into an island shape.

【0013】次いで、Ta、Al等の金属膜を形成し、
この金属膜をパターニングしてドレイン電極260a、
ソース電極260bおよび配線を形成する。
Next, a metal film such as Ta or Al is formed,
This metal film is patterned to form a drain electrode 260a,
A source electrode 260b and a wiring are formed.

【0014】その後、チャネル層240上のコンタクト
層250となるアモルファスSi膜あるいは微結晶Si
膜をエッチング除去し、ドレイン電極260aとソース
電極260bとのコンタクト領域を形成する。このと
き、チャネル層240となる膜を残し、上記アモルファ
スSi膜あるいは微結晶Si膜のみをエッチングするの
は困難であるので、チャネル層240の一部(TFTの
チャネルを形成する界面と反対側の部分)がエッチング
除去される。このため、上記チャネル層240は、図1
3で示したチャネル保護型のTFTのチャネル層240
に比べて膜厚を予め厚く形成されている。
Thereafter, an amorphous Si film or a microcrystalline Si film serving as a contact layer 250 on the channel layer 240 is formed.
The film is removed by etching to form a contact region between the drain electrode 260a and the source electrode 260b. At this time, since it is difficult to etch only the amorphous Si film or the microcrystalline Si film while leaving the film to be the channel layer 240, a part of the channel layer 240 (the part opposite to the interface forming the TFT channel). Portion) is etched away. Therefore, the channel layer 240 is formed as shown in FIG.
The channel layer 240 of the channel protection type TFT shown by 3
Is formed thicker than before.

【0015】ところで、TFTの電気特性としては、オ
ン電流が高く、且つオフ電流が低いことが必要である。
特に、TFT液晶ディスプレイの場合には、TFTのオ
ン時間に液晶層等を誘電体とする絵素容量領域あるいは
補助的に形成した容量にチャージした電荷を、通常少な
くとも上記のオン時間の200倍以上あるオフ時間の間
保持する必要があるため、オン電流とオフ電流との比
(オン電流/オフ電流)は約5桁以上とる必要がある。
The electrical characteristics of a TFT require that the on-current be high and the off-current be low.
In particular, in the case of a TFT liquid crystal display, the charge charged in the pixel capacitor region using the liquid crystal layer or the like as a dielectric or a capacitor formed supplementarily during the on time of the TFT is usually at least 200 times or more the above on time. Since the current needs to be maintained for a certain off-time, the ratio of the on-current to the off-current (on-current / off-current) needs to be about 5 digits or more.

【0016】このようなTFTの電気特性は、TFT液
晶ディスプレイの使用温度範囲を拡げる場合にも達成さ
れる必要がある。
Such electric characteristics of the TFT need to be achieved even when the operating temperature range of the TFT liquid crystal display is extended.

【0017】また、一般に、上記TFT等の半導体素子
は、製造工程において、ドレイン電極およびソース電極
に対するコンタクト領域を形成するために、コンタクト
層を形成する半導体膜をエッチングする必要がある。エ
ッチング後の半導体層の格子乱れ、水素の脱離などのエ
ッチングダメージによる欠陥準位数の増加、被エッチン
グ物に付着したエッチングガス元素や反応生成物によ
り、TFTのオフ電流の増加を招く。
In general, in a semiconductor device such as the above-described TFT, it is necessary to etch a semiconductor film forming a contact layer in a manufacturing process in order to form a contact region for a drain electrode and a source electrode. An increase in the number of defect states due to lattice disorder of the semiconductor layer after etching, etching damage such as desorption of hydrogen, and an etching gas element or a reaction product attached to an object to be etched increase an off-state current of the TFT.

【0018】そこで、従来より、ドライエッチング後の
処理として、被エッチング物に付着したエッチングガス
元素や反応生成物の元素を除去する方法が種々提案され
ている。
In view of the above, conventionally, as a process after dry etching, various methods have been proposed for removing an etching gas element and a reaction product element attached to an object to be etched.

【0019】例えば、ドライエッチングを行った後の基
板に付着したエッチングガス元素や反応生成物を、酸、
アルカリ、有機溶液、水等の液体で処理を施し、除去す
る方法が提案されている。
For example, an etching gas element or a reaction product adhering to a substrate after performing dry etching is converted into an acid,
A method has been proposed in which treatment is performed with a liquid such as an alkali, an organic solution, and water to remove the liquid.

【0020】また、ドライエッチングを行う際に、チャ
ンバ壁に付着した物質を、チャンバ温度を高くして気化
させてチャンバから排気することにより除去したり、特
開昭59−143073号公報に開示されているよう
に、高温下で、さらにN2 やAr等のパージガスをチャ
ンバ内に流すことで除去する方法が提案されている。
In addition, when dry etching is performed, substances adhering to the chamber walls are removed by evaporating the chamber at a higher temperature and exhausting the same from the chamber, or disclosed in JP-A-59-143073. As described above, a method has been proposed in which a purge gas such as N 2 or Ar is further flown into a chamber at a high temperature to remove the gas.

【0021】さらに、チャンバ壁に付着した物質を、使
用者がチャンバ自身をアルコールで拭くことにより除去
する方法が提案されている。
Further, a method has been proposed in which a substance attached to the chamber wall is removed by a user wiping the chamber itself with alcohol.

【0022】[0022]

【発明が解決しようとする課題】ところが、一般にTF
Tのオン電流、オフ電流ともに、温度上昇に伴って増加
する。この温度上昇に伴う電流の増加率は、特にオフ電
流がオン電流よりも大きいため、オフ電流の発生自体を
抑制しないと上述したオン電流とオフ電流との比(オン
電流/オフ電流)を達成することができない。
However, in general, TF
Both the ON current and the OFF current of T increase with an increase in temperature. The rate of increase of the current due to the temperature rise is particularly large because the off-state current is larger than the on-state current. Can not do it.

【0023】このように、オフ電流が増加すると、TF
Tの特性が低下することになり、TFT液晶ディスプレ
イにおける表示品位の低下を招来する。
As described above, when the off current increases, TF
As a result, the characteristics of T are deteriorated, and the display quality of the TFT liquid crystal display is deteriorated.

【0024】また、従来のドライエッチング後の処理と
して、被エッチング物に付着したエッチングガス元素や
反応生成物を除去する方法では、以下に示すような問題
が生じる。
In addition, as a conventional post-dry etching process, the following problem occurs in the method of removing an etching gas element and a reaction product attached to an object to be etched.

【0025】1)酸、アルカリ、有機溶液、水等の溶液
による処理方法では、エッチング装置の他に特殊な装
置、即ち溶液を操作するための装置と、溶液を廃液する
廃液処理装置等が必要になると共に、製造工程の増加に
なる等の問題が生じる。
1) In a treatment method using a solution such as an acid, an alkali, an organic solution, and water, a special device other than the etching device, that is, a device for operating the solution, a waste liquid treatment device for discharging the solution, and the like are required. In addition, problems such as an increase in the number of manufacturing steps occur.

【0026】2)チャンバの高温化による処理方法で
は、次に基板を処理する製造においては、基板の処理を
終えてから次の基板の処理までの時間的な間隔が短くな
る。つまり、基板に付着した元素が気化して排気するま
での時間が短くなり、基板に付着した元素の除去を効果
的に行うことができないという問題が生じる。
2) In the processing method by raising the temperature of the chamber, the time interval from the end of the processing of the substrate to the processing of the next substrate is shortened in the manufacturing for processing the next substrate. That is, the time required for the elements attached to the substrate to evaporate and be exhausted is shortened, and there is a problem that the elements attached to the substrate cannot be effectively removed.

【0027】3)特開昭59−143073号公報に開
示された処理方法では、処理時間が10分〜1時間と長
く、製造工程における装置の処理能力の大きく落ちると
いう問題が生じる。
3) The processing method disclosed in JP-A-59-143073 has a problem that the processing time is as long as 10 minutes to 1 hour, and the processing capacity of the apparatus in the manufacturing process is greatly reduced.

【0028】4)チャンバ壁をアルコールで拭いて、チ
ャンバ壁に付着したエッチングガス元素や反応生成物を
除去する方法では、使用者自身が行うので、有害なガス
や反応生成物によって人体に悪影響をおよぼす虞があ
る。
4) The method of wiping the chamber wall with alcohol to remove the etching gas elements and reaction products adhered to the chamber wall is performed by the user himself, so that harmful gases and reaction products adversely affect the human body. May be affected.

【0029】本発明は、上記の問題点を解決するために
なされたもので、その目的は、オフ電流を低減させて、
半導体素子の電気特性を向上させること、即ち、半導体
素子の製造工程において、コンタクト層を形成するため
のエッチング後に、基板に付着したエッチングガス元素
や反応生成物を効率良く除去したり、また、半導体層の
格子乱れの緩和、水素の脱離の抑制により、半導体素子
に発生する欠陥準位数を少なくすることで、半導体素子
のオフ電流を低減させて、電気特性を向上させることが
できると共に、残留エッチングガスや反応生成物による
人体への影響を少なくできる半導体素子およびその製造
方法並びにドライエッチング後の処理方法を提供するこ
とにある。
The present invention has been made in order to solve the above problems, and an object of the present invention is to reduce the off-state current,
Improving the electrical characteristics of a semiconductor element, that is, in the process of manufacturing a semiconductor element, after etching for forming a contact layer, efficiently remove an etching gas element and a reaction product attached to a substrate, or By reducing the lattice disorder of the layer and suppressing the desorption of hydrogen, by reducing the number of defect levels generated in the semiconductor element, the off current of the semiconductor element can be reduced, and the electrical characteristics can be improved. It is an object of the present invention to provide a semiconductor device capable of reducing the influence of a residual etching gas or a reaction product on a human body, a method of manufacturing the same, and a processing method after dry etching.

【0030】[0030]

【課題を解決するための手段】請求項1の半導体素子
は、上記の課題を解決するために、少なくともゲート、
ソース、ドレインの各電極と、ゲート絶縁膜と、チャネ
ル領域を形成する第1半導体薄膜と、該第1半導体薄膜
に直接接続されて上記ソースおよびドレイン電極と上記
第1半導体薄膜との間に形成されるn+に不純物ドーピ
ングされた第2半導体薄膜とを備えた半導体素子におい
て、上記ゲート電圧が、半導体素子特性におけるサブシ
ュレッショルド領域且つ、ドレイン電流が1E−10
〔A〕以下となる領域に相当する場合、上記ソース電極
とドレイン電極との間に流れるリーク電流Idsが、以
下の(1)式で近似され、 Ids×L/W=Aexp(−Ea/kT) ・・・・・(1) Ea :活性化エネルギー(eV) k :ボルツマン定数 T :温度(k) W/L:半導体素子サイズ 上記ゲート電圧における上記(1)式のTの値が303
〜338〔k〕のとき、上記Aの値が5E−6〔A〕以
下に設定されていることを特徴としている。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device having at least a gate,
Source and drain electrodes, a gate insulating film, a first semiconductor thin film that forms a channel region, and directly connected to the first semiconductor thin film and formed between the source and drain electrodes and the first semiconductor thin film. And a second semiconductor thin film doped with n + impurity, wherein the gate voltage is a sub-threshold region in the semiconductor device characteristics and the drain current is 1E-10.
[A] In the case of the following region, the leak current Ids flowing between the source electrode and the drain electrode is approximated by the following equation (1), and Ids × L / W = Aexp (−Ea / kT (1) Ea: activation energy (eV) k: Boltzmann constant T: temperature (k) W / L: semiconductor element size The value of T in the above equation (1) at the above gate voltage is 303.
When 〜 [338], the value of A is set to 5E-6 [A] or less.

【0031】上記の構成によれば、半導体素子が用いら
れるデバイスにおける実使用温度範囲において、オフ電
流およびオフ側での光電流を低減することができる。
According to the above configuration, the off-state current and the off-side photocurrent can be reduced in the actual operating temperature range of the device using the semiconductor element.

【0032】これにより、上記半導体素子がTFTであ
る場合、TFTの電気特性を向上させることができる。
つまり、上記構成のTFTのオン電流が高く、且つオフ
電流を低くすることができる。
Thus, when the semiconductor element is a TFT, the electrical characteristics of the TFT can be improved.
That is, the on-state current of the TFT having the above structure can be increased and the off-state current can be decreased.

【0033】また、このTFTを用いたデバイスがTF
T液晶ディスプレイであれば、TFTのオン電流とオフ
電流との比は約5桁以上を確保することができるので、
TFT液晶ディスプレイにおける表示品位を向上させる
ことができる。
A device using this TFT is called TF
In the case of a T liquid crystal display, the ratio between the ON current and the OFF current of the TFT can be secured to about 5 digits or more.
The display quality in a TFT liquid crystal display can be improved.

【0034】また、請求項2の半導体素子は、上記の課
題を解決するために、少なくともゲート、ソース、ドレ
インの各電極と、ゲート絶縁膜と、チャネル領域を形成
する第1半導体薄膜と、該第1半導体薄膜に直接接続さ
れて上記ソースおよびドレイン電極と上記第1半導体薄
膜との間に形成されるn+に不純物ドーピングされた第
2半導体薄膜とを備えた半導体素子において、上記ゲー
ト電圧が、半導体素子特性におけるサブシュレッショル
ド領域且つ、ドレイン電流が1E−10〔A〕以下とな
る領域に相当する場合、上記ソース電極とドレイン電極
との間に流れるリーク電流Idsが、以下の(1)式で
近似され、 Ids×L/W=Aexp(−Ea/kT) ・・・・・(1) Ea :活性化エネルギー(eV) k :ボルツマン定数 T :温度(k) W/L:半導体素子サイズ 上記ゲート電圧における上記(1)式のEaの値が0.
3〜0.5〔eV〕となる領域で、上記Aの値が5E−
6〔A〕以下に設定されていることを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, at least a gate, a source, and a drain electrode, a gate insulating film, and a first semiconductor thin film forming a channel region are provided. In a semiconductor device having a second semiconductor thin film directly connected to a first semiconductor thin film and formed between the source and drain electrodes and the first semiconductor thin film and doped with n +, the gate voltage may be: When the sub-threshold region in the semiconductor device characteristics corresponds to a region where the drain current is 1E-10 [A] or less, the leak current Ids flowing between the source electrode and the drain electrode is expressed by the following equation (1). Ids × L / W = Aexp (−Ea / kT) (1) Ea: activation energy (eV) k: Boltzmann constant T: Temperature (k) W / L: the value of Ea in equation (1) in the semiconductor element size the gate voltage is 0.
In the range of 3 to 0.5 [eV], the value of A is 5E-
6 [A] or less.

【0035】このように、温度の代わりに、活性化エネ
ルギーで規定したゲート電圧の領域においても、上記し
た請求項1と同様の作用を得ることができる。
As described above, the same effect as in the first aspect can be obtained also in the region of the gate voltage defined by the activation energy instead of the temperature.

【0036】上記TFTとしては、例えば請求項3の半
導体素子のように、請求項1または2の構成に加えて、
ソース電極とドレイン電極とのギャップ部に相当する第
2半導体薄膜の領域の全部と、上記ギャップ部に相当す
る第1半導体膜の領域の一部とが除去されていることを
特徴としているTFT、即ちバックチャネルエッチング
型のTFTを好適に用いることができる。
As the TFT, for example, in addition to the structure of claim 1 or 2, like the semiconductor element of claim 3,
A TFT in which the entire region of the second semiconductor thin film corresponding to the gap between the source electrode and the drain electrode and a part of the region of the first semiconductor film corresponding to the gap are removed; That is, a back channel etching type TFT can be suitably used.

【0037】このとき、上記のゲート電圧は、請求項4
の半導体素子のように、−1〜−5Vの範囲に設定され
る。さらに、ドレイン電圧は、請求項5の半導体素子の
ように、5〜15Vに設定される。そして、ゲート絶縁
膜の単位面積あたりの容量は、例えば請求項6の半導体
素子のように、1〜2E−4〔F/m2 〕に設定され
る。
At this time, the above-mentioned gate voltage is equal to
Is set in the range of -1 to -5 V as in the semiconductor device of FIG. Further, the drain voltage is set to 5 to 15 V as in the semiconductor device of the fifth aspect. The capacitance per unit area of the gate insulating film is set, for example, to 1 to 2E-4 [F / m 2 ], as in the semiconductor device of the sixth aspect.

【0038】請求項7の半導体素子の製造方法は、上記
の課題を解決するために、絶縁性基板上に、ゲート電極
を形成する第1の工程と、上記ゲート電極上に、ゲート
絶縁膜を形成する第2の工程と、上記ゲート絶縁膜上
に、半導体層となるチャネル領域を有する第1半導体薄
膜を積層する第3の工程と、上記第1半導体薄膜上に、
コンタクト層となるn+の不純物をドーピングした第2
半導体薄膜を積層する第4の工程と、上記第1半導体薄
膜および第2半導体薄膜を所定の形状にパターニングす
る第5の工程と、上記第2半導体薄膜上に、ソース電極
およびドレイン電極を形成する第6の工程と、上記第1
半導体薄膜のチャネル領域上の第2半導体薄膜をエッチ
ングし、上記ソース電極およびドレイン電極のコンタク
ト領域を形成する第7の工程とを含む半導体素子の製造
方法において、少なくとも第7の工程までで製造された
半導体素子に対して反応性の低いガスのプラズマによ
り、該半導体素子の表面処理を行う工程を含むことを特
徴としている。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a first step of forming a gate electrode on an insulating substrate; and forming a gate insulating film on the gate electrode. A second step of forming; a third step of laminating a first semiconductor thin film having a channel region to be a semiconductor layer on the gate insulating film;
Second doped with n + impurity to be a contact layer
A fourth step of stacking semiconductor thin films, a fifth step of patterning the first semiconductor thin film and the second semiconductor thin film into a predetermined shape, and forming a source electrode and a drain electrode on the second semiconductor thin film The sixth step and the first step
A seventh step of etching the second semiconductor thin film on the channel region of the semiconductor thin film to form the contact regions for the source electrode and the drain electrode, wherein the semiconductor device is manufactured at least up to the seventh step. A step of performing a surface treatment on the semiconductor element by using a plasma of a gas having low reactivity with the semiconductor element.

【0039】上記の構成によれば、半導体素子の製造工
程において、少なくとも第7の工程までで製造された半
導体素子に対して反応性の低いガスのプラズマにより、
該半導体素子の表面処理を行う工程により、コンタクト
領域を形成するために行われたエッチングにより、被エ
ッチング物である半導体素子上に残留したエッチングガ
スや反応生成物を上記ガスのプラズマにより除去し、且
つ、エッチング後の半導体層の格子の乱れ、水素の脱離
等のエッチングダメージにより増加する欠陥準位数を減
少させることができる。
According to the above configuration, in the semiconductor device manufacturing process, at least the semiconductor device manufactured up to the seventh process is subjected to the plasma of the gas having low reactivity with the semiconductor device.
By performing the surface treatment of the semiconductor element, by etching performed to form a contact region, an etching gas or a reaction product remaining on the semiconductor element to be etched is removed by plasma of the gas, In addition, the number of defect states which increases due to etching damage such as disorder of the lattice of the semiconductor layer after etching and desorption of hydrogen can be reduced.

【0040】これにより、半導体素子のオフ電流を低減
させて、電気特性を向上させることができる。
As a result, the off-current of the semiconductor element can be reduced, and the electrical characteristics can be improved.

【0041】プラズマ表面処理用のガスとしては、例え
ば請求項8に記載のように、H2 ,N2 ,NH3 ,H
e,Ar,O2 のうち少なくとも1種が用いられる。
As the gas for plasma surface treatment, for example, as described in claim 8, H 2 , N 2 , NH 3 , H
At least one of e, Ar, and O 2 is used.

【0042】請求項9の半導体素子の製造方法は、上記
の課題を解決するために、請求項7の構成に加えて、プ
ラズマ表面処理は、上記第7の工程の直後に、該第7の
工程のエッチング処理に使用されるエッチング室内で行
われることを特徴としている。
According to a ninth aspect of the present invention, in order to solve the above problem, in addition to the configuration of the seventh aspect, the plasma surface treatment is performed immediately after the seventh step. The process is performed in an etching chamber used for the etching process.

【0043】上記の構成によれば、請求項7の作用に加
えて、エッチング処理と、プラズマ表面処理とを同一エ
ッチング室で行うことで、エッチング後のプラズマ表面
処理のための装置を別に設けなくても良い。これによ
り、製造工程を増やすことなく、効率良く基板に付着し
たエッチングガス元素や反応生成物を除去することがで
きる。
According to the above construction, in addition to the function of claim 7, by performing the etching treatment and the plasma surface treatment in the same etching chamber, there is no need to provide a separate apparatus for plasma surface treatment after etching. May be. This makes it possible to efficiently remove the etching gas elements and reaction products attached to the substrate without increasing the number of manufacturing steps.

【0044】請求項10のドライエッチング後の処理方
法は、上記の課題を解決するために、ドライエッチング
後に残留するエッチングガス元素および反応生成物を、
被エッチング物およびエッチングを行うチャンバから除
去するドライエッチング後の処理方法において、上記被
エッチング物に対して反応性の低いガスをプラズマ化
し、このプラズマガスを用いてドライエッチング後の被
エッチング物およびチャンバの表面を処理することを特
徴としている。
According to a tenth aspect of the present invention, in order to solve the above-mentioned problem, the etching gas element and the reaction product remaining after the dry etching are removed.
In a post-dry etching treatment method for removing an object to be etched and a chamber in which etching is performed, a gas having low reactivity with the object to be etched is turned into plasma, and the object to be etched after dry etching and the chamber are etched using the plasma gas. The surface is treated.

【0045】上記の構成によれば、被エッチング物に対
して反応性の低いガスを用いて、ドライエッチング後の
被エッチング物をプラズマ表面処理することで、ドライ
エッチング後に被エッチング物に付着するエッチングガ
ス元素および反応生成物を除去することができる。
According to the above-described structure, the object to be etched after the dry etching is subjected to plasma surface treatment using a gas having a low reactivity with respect to the object to be etched. Gas elements and reaction products can be removed.

【0046】また、上記ドライエッチング後の処理方法
を、半導体素子の製造時に適用すれば、エッチングによ
り生じる半導体層の格子乱れや水素の脱離等のエッチン
グダメージにより増加する欠陥準位数を減少させること
ができる。
Further, if the above-mentioned processing method after dry etching is applied during the manufacture of a semiconductor device, the number of defect levels which increase due to etching damage such as lattice disorder of a semiconductor layer caused by etching and desorption of hydrogen is reduced. be able to.

【0047】このようなドライエッチング後の処理方法
として具体的に、例えば請求項11のドライエッチング
後の処理方法のように、請求項10の構成に加えて、ド
ライエッチングと、このドライエッチング後のプラズマ
表面処理とを、同一チャンバ内で連続して行うことを特
徴としている。
As a processing method after the dry etching, specifically, as in the processing method after the dry etching according to the eleventh aspect, in addition to the configuration of the tenth aspect, the dry etching and the method after the dry etching are performed. The plasma surface treatment is performed continuously in the same chamber.

【0048】このように、エッチング処理とプラズマ表
面処理とを同一チャンバ内で行うことにより、エッチン
グ後の処理を行うための装置を別に設ける必要がなくな
る。
As described above, by performing the etching treatment and the plasma surface treatment in the same chamber, it is not necessary to provide a separate apparatus for performing the treatment after the etching.

【0049】また、他のドライエッチング後の処理方法
として、例えば請求項12のドライエッチング後の処理
方法のように、請求項10の構成に加えて、ドライエッ
チングと、このドライエッチング後のプラズマ表面処理
とを、別々のチャンバ内で連続して行うことを特徴とし
ている。この方法は、所謂マルチチャンバ型のドライエ
ッチング装置を用いる場合の処理方法、あるいは所謂イ
ンライン型のドライエッチング装置を用いる場合の処理
方法である。
Further, as another processing method after dry etching, for example, in addition to the structure of claim 10, dry etching and a plasma surface after this dry etching are provided. The processing is performed continuously in separate chambers. This method is a processing method using a so-called multi-chamber type dry etching apparatus, or a processing method using a so-called in-line type dry etching apparatus.

【0050】上記の構成によれば、ドライエッチング後
のプラズマ表面処理を行うチャンバ内に予めプラズマ表
面処理用のガスを充填することができるので、ドライエ
ッチング終了後、直ぐにプラズマ表面処理を行うことが
できる。このように、ドライエッチングと、このドライ
エッチング後のプラズマ表面処理とを、別々のチャンバ
内で行うことにより、ドライエッチング後の真空引きと
プラズマ表面処理を開始するためのガス充填とを並列に
行うことができるので、処理全体の時間を短縮すること
ができる。
According to the above configuration, the chamber for performing the plasma surface treatment after the dry etching can be filled with the gas for the plasma surface treatment in advance, so that the plasma surface treatment can be performed immediately after the dry etching is completed. it can. As described above, by performing the dry etching and the plasma surface treatment after the dry etching in separate chambers, the evacuation after the dry etching and the gas filling for starting the plasma surface treatment are performed in parallel. Therefore, the time for the entire process can be reduced.

【0051】[0051]

【発明の実施の形態】BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION

〔実施の形態1〕本発明の実施の一形態について図1な
いし図11に基づいて説明すれば、以下の通りである。
尚、本実施の形態に係る半導体素子として、バックチャ
ネルエッチング型のTFT(以下、単にTFTとする)
について説明する。
[Embodiment 1] An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
Note that a back channel etching type TFT (hereinafter simply referred to as TFT) is used as the semiconductor element according to the present embodiment.
Will be described.

【0052】上記TFTは、液晶表示装置等で用いられ
るアクティブマトリクス基板に使用される。このアクテ
ィブマトリクス基板は、例えば図2に示すように、互い
に平行に配列された複数の走査線12…に直交して、複
数の信号線13…が配設された構造となっている。
The TFT is used for an active matrix substrate used in a liquid crystal display device or the like. This active matrix substrate has a structure in which a plurality of signal lines 13 are arranged orthogonally to a plurality of scanning lines 12 arranged in parallel to each other, for example, as shown in FIG.

【0053】上記走査線12と信号線13とで囲まれた
矩形の各領域には、絵素電極14が配されている。ま
た、走査線12と信号線13との交差部近傍には、スイ
ッチング素子として機能するTFT11が形成されてい
る。
A pixel electrode 14 is arranged in each rectangular area surrounded by the scanning lines 12 and the signal lines 13. In the vicinity of the intersection between the scanning line 12 and the signal line 13, a TFT 11 functioning as a switching element is formed.

【0054】上記TFT11は、走査線12と電気的に
接続されたゲート電極20と、信号線13と電気的に接
続されたソース電極60bと、絵素電極14と電気的に
接続されたドレイン電極60aとで構成されている。
The TFT 11 includes a gate electrode 20 electrically connected to the scanning line 12, a source electrode 60b electrically connected to the signal line 13, and a drain electrode electrically connected to the picture element electrode 14. 60a.

【0055】上記TFT11は、図1に示すように、例
えば透明なガラス等からなる絶縁性基板10上に、ゲー
ト電極20、ゲート絶縁膜30、第1半導体薄膜として
のチャネル層40、第2半導体薄膜としてのコンタクト
層50、ドレイン電極60a、ソース電極60bとが順
次積層され、上記ドレイン電極60aとソース電極60
bとを覆うように保護層70が形成された構造となって
いる。
As shown in FIG. 1, the TFT 11 includes a gate electrode 20, a gate insulating film 30, a channel layer 40 as a first semiconductor thin film, and a second semiconductor film on an insulating substrate 10 made of, for example, transparent glass. A contact layer 50 as a thin film, a drain electrode 60a, and a source electrode 60b are sequentially laminated, and the drain electrode 60a and the source electrode 60 are formed.
and a protective layer 70 is formed so as to cover b.

【0056】上記構成のTFT11は、上述したように
バックチャネルエッチング型であるので、上記ドレイン
電極60aとソース電極60bとの間のギャップ部80
は、ドレイン電極60a、ソース電極60b、コンタク
ト層50をエッチングすることにより形成される。この
とき、コンタクト層50のみをエッチングするのは困難
であるので、コンタクト層50の下方に配設されたチャ
ネル層40は、コンタクト層50側の表面から所定の厚
みまでエッチングされた状態となっている。
Since the TFT 11 having the above structure is of the back channel etching type as described above, the gap portion 80 between the drain electrode 60a and the source electrode 60b is formed.
Is formed by etching the drain electrode 60a, the source electrode 60b, and the contact layer 50. At this time, since it is difficult to etch only the contact layer 50, the channel layer 40 provided below the contact layer 50 is etched from the surface on the contact layer 50 side to a predetermined thickness. I have.

【0057】上述のように、ギャップ部80をエッチン
グにより形成した場合、チャネル層40、コンタクト層
50、ドレイン電極60a、ソース電極60bのエッチ
ング処理表面は、エッチングダメージ、即ち半導体層で
あるチャネル層40やコンタクト層50の格子乱れや水
素の脱離等のエッチングダメージによって欠陥準位数が
増加した状態となり、さらに、エッチングガス元素や、
反応生成物等が付着し、これらがTFT11の電気特
性、特にオフ電流特性を低下させている。
As described above, when the gap portion 80 is formed by etching, the etched surfaces of the channel layer 40, the contact layer 50, the drain electrode 60a, and the source electrode 60b are damaged by etching, that is, the channel layer 40 which is a semiconductor layer. And the number of defect levels increased due to etching damage such as lattice disorder of the contact layer 50 and desorption of hydrogen. Further, the etching gas element,
Reaction products and the like adhere thereto, and these degrade the electrical characteristics of the TFT 11, particularly the off-current characteristics.

【0058】そこで、本実施の形態では、以下に示す半
導体素子の製造方法において、ギャップ部80の形成時
に残留するエッチングガス元素や、反応生成物等を除去
し、TFT11の特性を向上させている。
Therefore, in the present embodiment, in the method of manufacturing a semiconductor device described below, the etching gas element, reaction product, and the like remaining when the gap portion 80 is formed are removed, and the characteristics of the TFT 11 are improved. .

【0059】ここで、上記TFT11の製造方法につい
て図1を参照しながら以下に説明する。 工程(I) ガラス基板からなる絶縁性基板10上にゲート電極20
を形成する(第1の工程)。つまり、上記ゲート電極2
0は、絶縁性基板10上に、Al,Mo,Ta等をスパ
ッタリング法にて4500Å積層した後、パターニング
して得られる。
Here, a method of manufacturing the TFT 11 will be described below with reference to FIG. Step (I) A gate electrode 20 is formed on an insulating substrate 10 made of a glass substrate.
Is formed (first step). That is, the gate electrode 2
No. 0 is obtained by laminating Al, Mo, Ta, or the like on the insulating substrate 10 by 4500 ° by sputtering and then patterning.

【0060】ここで、上記絶縁性基板10としては、ガ
ラス基板の他、ガラス基板表面にTa2 5 ,SiO2
等の絶縁膜をベースコート膜として形成したものを使用
しても良い。
Here, as the insulating substrate 10, in addition to the glass substrate, Ta 2 O 5 , SiO 2
An insulating film such as that formed as a base coat film may be used.

【0061】工程 (II) 上記絶縁性基板10上に形成されたゲート電極20上
に、このゲート電極20を覆うようにゲート絶縁膜30
を積層する(第2の工程)。本実施の形態では、プラズ
マCVD(Chemical Vapor Deposition) 法によりSiN
x膜を3000Å積層して、ゲート絶縁膜30とした。
Step (II) A gate insulating film 30 is formed on the gate electrode 20 formed on the insulating substrate 10 so as to cover the gate electrode 20.
Are laminated (second step). In the present embodiment, SiN is formed by a plasma CVD (Chemical Vapor Deposition) method.
The gate insulating film 30 was formed by laminating x films at 3000 °.

【0062】尚、絶縁性を高めるために、上記ゲート電
極20を陽極酸化し、この陽極酸化膜を第1のゲート絶
縁膜(図示せず)とし、上記プラズマCVDにより積層
されるゲート絶縁膜30を第2のゲート絶縁膜としても
良い。
In order to enhance the insulating property, the gate electrode 20 is anodized, and this anodic oxide film is used as a first gate insulating film (not shown). May be used as the second gate insulating film.

【0063】工程 (III) 上記ゲート絶縁膜30に続いて、チャネル層40となる
アモルファスSiからなる第1の半導体膜を、CVD法
により1500Å積層する(第3の工程)。
Step (III) Subsequent to the gate insulating film 30, a first semiconductor film made of amorphous Si serving as the channel layer 40 is laminated by 1500 ° by a CVD method (third step).

【0064】工程 (IV) 上記第1の半導体膜上に、コンタクト層50となる第2
の半導体膜を続けて積層する(第4の工程)。つまり、
上記第2の半導体膜は、第1の半導体膜上に、n+型に
不純物(リン等)をドーピングしたアモルファスSiま
たは微結晶SiをプラズマCVD法により、500Å積
層して得られる。
Step (IV) Second contact layer 50 is formed on the first semiconductor film.
Are successively laminated (fourth step). That is,
The second semiconductor film is obtained by laminating amorphous Si or microcrystalline Si doped with n + -type impurities (phosphorus or the like) on the first semiconductor film by a plasma CVD method at a thickness of 500 °.

【0065】工程(V) 続いて、上記第1の半導体膜および第2の半導体膜を、
HCl+SF6 混合ガスによるドライエッチング法を用
いて、島状にパターニングして、チャネル層40および
コンタクト層50を得る(第5の工程)。ここで、ドラ
イエッチング法に使用するガスは、上記HCl+SF6
混合ガスに限定するものではなく、CF4 +O2 混合ガ
ス、BCl3 ガス等を用いても良い。
Step (V) Subsequently, the first semiconductor film and the second semiconductor film are
The channel layer 40 and the contact layer 50 are obtained by patterning into an island shape by a dry etching method using a mixed gas of HCl + SF 6 (fifth step). Here, the gas used in the dry etching method is HCl + SF 6
The gas mixture is not limited to the mixed gas, and a CF 4 + O 2 mixed gas, a BCl 3 gas, or the like may be used.

【0066】また、上記第1の半導体膜および第2の半
導体膜のエッチング法は、上記したドライエッチング法
に限定するものではなく、例えばSiエッチング液(H
F+HNO3 等)を用いたウェットエッチング法であっ
ても良い。
The method of etching the first semiconductor film and the second semiconductor film is not limited to the above-described dry etching method.
F + HNO 3 ) may be used.

【0067】工程 (VI) 上記島状にパターニングされた第1の半導体膜および第
2の半導体膜上に、Ta,Ti,Al,ITO等の何れ
か一種類の金属薄膜をスパッタリング法により積層した
後、パターニングを行い、ドレイン電極60aおよびソ
ース電極60bとなる配線(図示せず)を形成する(第
6の工程)。
Step (VI) On the first semiconductor film and the second semiconductor film patterned in an island shape, a metal thin film of any one of Ta, Ti, Al, ITO and the like is laminated by a sputtering method. Thereafter, patterning is performed to form wirings (not shown) to be the drain electrode 60a and the source electrode 60b (sixth step).

【0068】工程 (VII) チャネル層40のチャネル領域上のコンタクト層50
を、上記ドレイン電極60aおよびソース電極60bの
ギャップ部80にそって、エッチング除去することによ
りコンタクト領域を形成する(第7の工程)。このとき
のエッチング法としては、SF6 +HCl混合ガスを使
用したドライエッチング法を用いた。本実施の形態にお
いて、ドライエッチングの装置としては、図7に示す平
行平板型のドライエッチング装置を用いた。この装置の
詳細については、後述する。
Step (VII) Contact layer 50 on channel region of channel layer 40
Is removed along the gap 80 between the drain electrode 60a and the source electrode 60b by etching to form a contact region (seventh step). At this time, as an etching method, a dry etching method using SF 6 + HCl mixed gas was used. In this embodiment, a parallel plate type dry etching apparatus shown in FIG. 7 was used as a dry etching apparatus. Details of this device will be described later.

【0069】尚、ドライエッチング法に使用するガス
は、上記HCl+SF6 混合ガスに限定するものではな
く、CF4 +O2 混合ガス、BCl3 ガス等を用いても
良い。
The gas used in the dry etching method is not limited to the above-mentioned HCl + SF 6 mixed gas, but may be a CF 4 + O 2 mixed gas, a BCl 3 gas or the like.

【0070】また、上記のエッチング法は、上記したド
ライエッチング法に限定するものではなく、例えばSi
エッチング液(HF+HNO3 等)を用いたウェットエ
ッチング法であっても良い。
The above-mentioned etching method is not limited to the above-mentioned dry etching method.
A wet etching method using an etching solution (HF + HNO 3 or the like) may be used.

【0071】工程 (VIII) 続いて、エッチング後の処理(以下、プラズマ表面処理
と称する)を行う。具体的には、工程 (VII)におけるエ
ッチングが完了した後、エッチングチャンバー内に被エ
ッチング物である半導体基板を残した状態で、エッチン
グガスを排気する。その後、エッチングと同チャンバー
内にN2 ガスを導入し、例えば圧力1500mTor
r,N2 ガス流量1000sccm,投入電力400
W,電極間距離35mm,温度60℃の状態で、120
秒間保持する。このとき、N2 ガスはプラズマ化し、こ
のプラズマによって半導体基板に付着しているエッチン
グガス元素や反応生成物を吸着して除去するようになっ
ている。
Step (VIII) Subsequently, a treatment after the etching (hereinafter referred to as a plasma surface treatment) is performed. Specifically, after the etching in the step (VII) is completed, the etching gas is exhausted with the semiconductor substrate to be etched remaining in the etching chamber. Thereafter, N 2 gas is introduced into the same chamber as the etching, and the pressure is, for example, 1500 mTorr.
r, N 2 gas flow rate 1000 sccm, input power 400
W, distance between electrodes 35 mm, temperature 60 ° C., 120
Hold for seconds. At this time, the N 2 gas is converted into a plasma, and the plasma is used to adsorb and remove an etching gas element and a reaction product attached to the semiconductor substrate.

【0072】ここで、上記プラズマ表面処理では、プラ
ズマ用のガスとして、N2 ガスを使用したが、これに限
定されるものではなく、H2 ガス、NH3 ガス、Heガ
ス、O2 ガス、Ar等の少なくとも1種のガスを用いて
も良い。
Here, in the above-mentioned plasma surface treatment, N 2 gas was used as a plasma gas, but the present invention is not limited to this. H 2 gas, NH 3 gas, He gas, O 2 gas, At least one kind of gas such as Ar may be used.

【0073】尚、上記プラズマ表面処理の詳細について
は、後述する。
The details of the plasma surface treatment will be described later.

【0074】工程 (IX) 最後に、SiNxをCVD法により積層し、パターニン
グすることで保護層70を形成する。尚、上記保護層7
0は、樹脂絶縁膜であっても良く、SiN膜と樹脂絶縁
膜からなる2層構造であっても良い。
Step (IX) Finally, a protective layer 70 is formed by stacking and patterning SiNx by the CVD method. The protective layer 7
0 may be a resin insulating film or a two-layer structure including a SiN film and a resin insulating film.

【0075】以上の工程(I)〜工程 (IX) により、図
1に示すTFT11が完成する。そして、このようにし
て完成されたTFT11は、以下に示すような特性を有
している。
Through the above steps (I) to (IX), the TFT 11 shown in FIG. 1 is completed. The TFT 11 thus completed has the following characteristics.

【0076】上記のように製造されたTFT11の特性
を調べるために、先ず、ドレイン電極60a・ソース電
極60b間に流れる電流値を測定する。
In order to examine the characteristics of the TFT 11 manufactured as described above, first, the value of the current flowing between the drain electrode 60a and the source electrode 60b is measured.

【0077】上記測定系としては、図6に示すように、
TFT11のゲート電極20に接続された可変電圧発生
装置2と、ドレイン電極60aに電流計3を介して接続
された電圧発生装置4とで構成された測定系が用いられ
る。また、上記TFT11のソース電極60bは接地さ
れている。
As shown in FIG. 6, the measuring system is as follows.
A measurement system including a variable voltage generator 2 connected to the gate electrode 20 of the TFT 11 and a voltage generator 4 connected to the drain electrode 60a via the ammeter 3 is used. The source electrode 60b of the TFT 11 is grounded.

【0078】上記の測定系において、可変電圧発生装置
2では電圧を−20V〜+20Vまで可変させて、この
電圧(以下、ゲート電圧Vgと称する)をTFT11の
ゲート電極20に印加した場合、ドレイン電極60aか
らソース電極60bに流れる値(以下、ドレイン電流I
dと称する)は、ゲート電極20に印加される電圧によ
って変化し、電流計3により逐次測定される。このと
き、ドレイン電極60aには、電圧発生装置4により1
0Vの固定電圧が印加されている。
In the above measuring system, the variable voltage generator 2 varies the voltage from −20 V to +20 V, and when this voltage (hereinafter, referred to as gate voltage Vg) is applied to the gate electrode 20 of the TFT 11, 60a to the source electrode 60b (hereinafter, the drain current I
d) changes according to the voltage applied to the gate electrode 20 and is sequentially measured by the ammeter 3. At this time, the voltage generated by the voltage generator 4 is applied to the drain electrode 60a.
A fixed voltage of 0 V is applied.

【0079】上記の測定系により、室温において本願の
TFT11と、従来のTFTとのドレイン電流Idを測
定した結果、図3に示すようなVg−Idカーブを得
た。図3において、処理とは、本実施の形態において、
エッチング後のチャネル層40とコンタクト層50とに
対するプラズマ表面処理である。即ち、未処理TFT
は、プラズマ表面処理が行われない従来のTFTを示
し、処理TFTは、プラズマ表面処理を行った本願のT
FTを示すことになる。
The drain current Id of the TFT 11 of the present invention and that of the conventional TFT were measured at room temperature by the above measurement system. As a result, a Vg-Id curve as shown in FIG. 3 was obtained. In FIG. 3, the processing means, in the present embodiment,
This is a plasma surface treatment for the channel layer 40 and the contact layer 50 after the etching. That is, unprocessed TFT
Indicates a conventional TFT which is not subjected to the plasma surface treatment.
FT.

【0080】図3のグラフから、処理TFTは、未処理
TFTに比べて、オフ電流の値が低くなっていることが
分かる。
From the graph of FIG. 3, it can be seen that the processed TFT has a lower off-current value than the unprocessed TFT.

【0081】ここで、オフ電流とは、TFT11の閾値
電圧(Vth)より低いゲート電圧Vgの場合に流れる
電流である。上記Vthは、以下のようにして求められ
る。例えば、図6に示す測定系において、可変電圧発生
装置2により印加するゲート電圧Vgを−20V〜+2
0V、電圧発生装置4により印加する固定電圧Vsdを
10Vとした場合に、ドレイン電流Idを測定して得ら
れたVg−Idカーブ(図3のグラフ)より、Vg>V
thの領域(オフ電流領域)では、ドレイン電流Id
は、以下の(2)式で表される。
Here, the off current is a current flowing when the gate voltage Vg is lower than the threshold voltage (Vth) of the TFT 11. The above Vth is obtained as follows. For example, in the measurement system shown in FIG. 6, the gate voltage Vg applied by the variable voltage generator 2 is changed from -20V to + 2V.
When the fixed voltage Vsd applied by the voltage generator 4 is 0 V and the fixed voltage Vsd is 10 V, from the Vg-Id curve (graph of FIG. 3) obtained by measuring the drain current Id, Vg> V
In the th region (off-current region), the drain current Id
Is represented by the following equation (2).

【0082】 Id=1/2・μ・C・W/L(Vg−Vth)2 ・・・・・・(2) μ :移動度 C :単位面積当たりのゲート絶縁膜容量 W/L:TFTサイズ また、上記(2)式は、以下の(3)式に書き換えられ
る。 √Id=√(1/2・μ・C・W/L)・(Vg−Vth) ・・(3) 上記(3)式では、Vg−√Idカーブ(図示せず)で
直線領域が存在する。したがって、この直線領域の近似
曲線の上記(3)式で表されるグラフのX切片をVth
と決定することにより、Vthの値が求められる。
Id = 1 / · μ · C · W / L (Vg−Vth) 2 (2) μ: mobility C: gate insulating film capacitance per unit area W / L: TFT Size The above equation (2) can be rewritten as the following equation (3). √Id = √ (1 / · C · W / L) · (Vg−Vth) (3) In the above equation (3), a linear region exists in the Vg−√Id curve (not shown). I do. Therefore, the X intercept of the graph represented by the above equation (3) of the approximate curve of this linear region is expressed by Vth
Is determined, the value of Vth is obtained.

【0083】また、図6に示す測定系において、30℃
と90℃とにおける本願のTFT11(処理TFT)の
ドレイン電流の値を測定した結果と、30℃と90℃と
における従来のTFT(未処理TFT)のドレイン電流
の値を測定した結果とから、図4に示すようなVg−I
dカーブを得た。処理、未処理の定義は、図3のグラフ
の説明と同じとする。
In the measuring system shown in FIG.
From the results of measuring the drain current values of the TFT 11 (processed TFT) of the present application at the temperature of 90 ° C. and 90 ° C., and from the results of measuring the drain current values of the conventional TFT (unprocessed TFT) at 30 ° C. and 90 ° C. Vg-I as shown in FIG.
A d-curve was obtained. The definition of processed and unprocessed is the same as the description of the graph of FIG.

【0084】図4から、温度上昇に伴って、オフ電流・
オン電流とも増加し、しかも増加率は、オン電流よりも
オフ電流のほうが若干大きくなっているが、従来のTF
Tに比べてオフ電流側での増加率が抑制されていること
が分かる。
FIG. 4 shows that the off-current and the
The on-state current increases, and the rate of increase is slightly higher for the off-state current than for the on-state current.
It can be seen that the rate of increase on the off-current side as compared with T is suppressed.

【0085】また、TFTのオフ電流の温度特性は、図
5に示すようなグラフとなる。ここで、図5において、
処理とは、本実施の形態において、チャネル層40とコ
ンタクト層50とをエッチングした後の処理、即ちプラ
ズマ表面処理である。即ち、未処理TFTは、プラズマ
表面処理が行われない従来のTFTを示し、処理TFT
は、プラズマ表面処理を行った本願のTFTを示すこと
になる。
FIG. 5 is a graph showing the temperature characteristic of the off-state current of the TFT. Here, in FIG.
The treatment is a treatment after etching the channel layer 40 and the contact layer 50 in this embodiment, that is, a plasma surface treatment. That is, the untreated TFT indicates a conventional TFT on which no plasma surface treatment is performed, and
Indicates a TFT of the present invention which has been subjected to plasma surface treatment.

【0086】図5において、各温度領域は、活性化エネ
ルギーEaで表せる温度領域であり、Eaが約0.7〜
0.9eVで表せるのが高温度領域(65〜90℃)で
あり、Eaが約0.3〜0.5eVで表せるのが中温度
領域(30〜65℃)であり、Eaが約0.25eV以
下で表せるのが低温度領域(30℃以下)である。
In FIG. 5, each temperature region is a temperature region that can be expressed by activation energy Ea, and Ea is approximately 0.7 to 0.7.
The high temperature region (65 to 90 ° C.) can be expressed by 0.9 eV, the middle temperature region (30 to 65 ° C.) can be expressed by Ea of about 0.3 to 0.5 eV, and Ea is about 0. The low temperature region (30 ° C. or less) can be expressed at 25 eV or less.

【0087】図5から、処理TFTのほうが、どの温度
領域においても未処理TFTに比べて、オフ電流値の自
然対数が小さくなっていることが分かる。即ち、処理T
FTのほうが、未処理TFTに比べてオフ電流値が大幅
に小さくなっていることが分かる。
FIG. 5 shows that the natural logarithm of the off-current value of the treated TFT is smaller than that of the untreated TFT in any temperature range. That is, processing T
It can be seen that the off current value of the FT is much smaller than that of the untreated TFT.

【0088】したがって、図5に示す特性を有するTF
T11が用いられるデバイスにおける実使用温度範囲に
おいて、オフ電流およびオフ側での光電流を低減するこ
とができることが分かる。
Therefore, the TF having the characteristics shown in FIG.
It can be seen that the off-state current and the off-side photocurrent can be reduced in the actual operating temperature range of the device using T11.

【0089】これにより、上記TFT11の電気特性を
向上させることができる。つまり、上記構成のTFT1
1のオン電流が高く、且つオフ電流を低くすることがで
きる。
As a result, the electrical characteristics of the TFT 11 can be improved. That is, the TFT 1 having the above configuration
1 can have a high on-current and a low off-current.

【0090】以上のようなTFT11の電気特性は、以
下のようにして設定される。上記ゲート電圧Vgが、T
FT11特性におけるサブシュレッショルド(subthresh
old)領域且つ、ドレイン電流が1E−10〔A〕以下と
なる領域に相当する場合(図3では、ゲート電圧Vgが
−1V〜−5Vとなっている)、TFT11のソース電
極60bとドレイン電極60aとの間に流れるリーク電
流(オフ電流)Idsが、以下の(1)式で近似され、 Ids×L/W=Aexp(−Ea/kT) ・・・・・(1) Ea :活性化エネルギー(eV) k :ボルツマン定数 T :温度(k) W/L:半導体素子サイズ 上記ゲート電圧Vgにおける上記(1)式のTの値が3
03〜338〔k〕(30〜65℃)のとき、上記Aの
値が5E−6〔A〕以下に設定される。このAの値は、
エッチング後の半導体層の不純物や格子の乱れ、水素の
脱離に関する欠陥準位の量(欠陥準位数)を示すもので
あり、この値が小さければ小さいほどリーク電流(オフ
電流)が小さくなる。
The electric characteristics of the TFT 11 as described above are set as follows. When the gate voltage Vg is T
The subthreshold (subthresh
old) region and corresponds to a region where the drain current is 1E-10 [A] or less (in FIG. 3, the gate voltage Vg is -1 V to -5 V). The leak current (off current) Ids flowing between the first and second electrodes 60a is approximated by the following equation (1). Ids × L / W = Aexp (−Ea / kT) (1) Ea: activation Energy (eV) k: Boltzmann's constant T: temperature (k) W / L: semiconductor element size The value of T in the above equation (1) at the above gate voltage Vg is 3
When the temperature is 03 to 338 [k] (30 to 65 ° C.), the value of A is set to 5E-6 [A] or less. This value of A is
It indicates the amount of defect states (number of defect states) relating to impurities in the semiconductor layer after etching, lattice disorder, and desorption of hydrogen. The smaller this value is, the smaller the leak current (off current) is. .

【0091】上記Aの値は、図5の中温度領域のグラフ
から求められ、具体的には、Aの値は、5E−6〜5E
−9〔A〕の範囲となる。それゆえ、上記Aの値は、上
記ゲート電圧Vgにおける上記(1)式のTの値が30
3〜338〔k〕(30〜65℃)のときに、5E−6
〔A〕以下に設定すれば良いことがわかる。このAの値
は、上述したプラズマ表面処理を行った場合の値であ
り、もし、プラズマ表面処理を行わなければ、1E−5
〔A〕程度となる。それゆえ、プラズマ表面処理を行っ
たTFTでは、プラズマ表面処理を行わないTFTより
もリーク電流(オフ電流)が小さくなることが分かる。
The value of A is obtained from the graph in the middle temperature range of FIG. 5, and specifically, the value of A is 5E-6 to 5E.
-9 [A]. Therefore, the value of A is 30 when the value of T in the above equation (1) at the gate voltage Vg is 30.
5E-6 at 3 to 338 [k] (30 to 65 ° C)
[A] It can be seen that the following setting is sufficient. The value of A is a value obtained when the above-described plasma surface treatment is performed. If the plasma surface treatment is not performed, 1E-5
[A]. Therefore, it can be seen that the TFT subjected to the plasma surface treatment has a smaller leak current (off current) than the TFT not subjected to the plasma surface treatment.

【0092】したがって、本実施の形態のTFT11を
TFT液晶ディスプレイに用いれば、TFT11のオン
電流とオフ電流との比は約5桁以上を確保することがで
きるので、TFT液晶ディスプレイにおける表示品位を
向上させることができる。
Therefore, when the TFT 11 of the present embodiment is used for a TFT liquid crystal display, the ratio of the on-current to the off-current of the TFT 11 can be maintained at about 5 digits or more, and the display quality in the TFT liquid crystal display is improved. Can be done.

【0093】また、図5から、上記ゲート電圧が、半導
体素子特性におけるサブシュレッショルド領域且つ、ド
レイン電流が1E−10〔A〕以下となる領域に相当す
る場合、上記ソース電極とドレイン電極との間に流れる
リーク電流Idsが、上記の(1)式で近似され、上記
ゲート電圧における上記(1)式のEaの値が0.3〜
0.5〔eV〕となる領域で、上記Aの値を5E−6
〔A〕以下に設定しても、図4および図5に示すような
特性のTFTとすることができる。
FIG. 5 shows that when the gate voltage corresponds to the sub-threshold region in the semiconductor device characteristics and the region where the drain current is 1E-10 [A] or less, the gate voltage between the source electrode and the drain electrode is reduced. The leak current Ids flowing therebetween is approximated by the above equation (1), and the value of Ea in the above equation (1) at the above gate voltage is 0.3 to 0.3.
In the region of 0.5 [eV], the value of A is 5E-6.
[A] Even with the following settings, a TFT having characteristics as shown in FIGS. 4 and 5 can be obtained.

【0094】また、図5に示すような特性を示すTFT
11では、上記ドレイン電圧が、5〜15Vに設定され
ている。
A TFT having the characteristics shown in FIG.
In No. 11, the drain voltage is set to 5 to 15V.

【0095】さらに、図5に示すような特性を示すTF
T11では、ゲート絶縁膜30の単位面積あたりの容量
が、1〜2E−4〔F/m2 〕に設定されている。
Further, the TF having characteristics as shown in FIG.
At T11, the capacitance per unit area of the gate insulating film 30 is set to 1 to 2E-4 [F / m 2 ].

【0096】以上のTFTの特性は、製造工程の (VII
I) においてプラズマ表面処理用のガスとしてN2 ガス
を用いた場合について述べたものであるが、以下に、プ
ラズマ表面処理用のガスとしてHeガスを用いた場合の
TFTの特性について説明する。尚、このプラズマ表面
処理は、ドライエッチング装置にて行うものとする。
The characteristics of the TFT described above are based on (VII
In I), the case where N 2 gas is used as the gas for plasma surface treatment is described. Hereinafter, the characteristics of the TFT when He gas is used as the gas for plasma surface treatment will be described. This plasma surface treatment is performed by a dry etching apparatus.

【0097】この場合、プラズマ表面処理は、チャンバ
105内の圧力1000mTorr、Heガスのガス流
量1000sccm、投入電力200W、電極間距離3
5mm、温度60℃に設定された条件で120秒間行っ
た。
In this case, the plasma surface treatment is carried out in such a manner that the pressure in the chamber 105 is 1000 mTorr, the gas flow rate of He gas is 1000 sccm, the input power is 200 W, and the distance between the electrodes is 3
This was performed for 120 seconds under the conditions of 5 mm and a temperature of 60 ° C.

【0098】上記のプラズマ表面処理を行ったTFTの
Vg−Idカーブは、図11に示す破線のようになっ
た。尚、図11には、比較のために、プラズマ表面処理
を行わないTFTの特性を実線で示した。
The Vg-Id curve of the TFT subjected to the plasma surface treatment was as shown by a broken line in FIG. In FIG. 11, for comparison, the characteristics of a TFT not subjected to the plasma surface treatment are shown by solid lines.

【0099】図11のグラフから、TFTにおけるサブ
シュレッショルド領域(1〜−6V)で且つ、ドレイン
電流Idが1E−10(A)以下で示される領域(0V
以下)に相当するゲート電圧Vgにおいて、上記のプラ
ズマ表面処理済のTFTのオフ電流値を、従来のものと
比べて低減できることが分かった。
From the graph of FIG. 11, it can be seen that the sub-threshold region (1 to -6 V) of the TFT and the region (0 V) where the drain current Id is 1E-10 (A) or less.
At a gate voltage Vg corresponding to the following, it was found that the off-state current value of the above-mentioned plasma surface-treated TFT can be reduced as compared with the conventional one.

【0100】ここで、上述した製造工程 (VIII) におけ
るプラズマ表面処理方法について説明する。尚、このプ
ラズマ表面処理は、製造工程 (VII)において使用される
ドライエッチング装置で引続き行われるものとする。
尚、以下の説明では、TFT11を、基板101、デバ
イス102に置き換えて説明している。
Here, the plasma surface treatment method in the above-mentioned manufacturing process (VIII) will be described. It is assumed that the plasma surface treatment is continuously performed by the dry etching apparatus used in the manufacturing process (VII).
In the following description, the TFT 11 is replaced with the substrate 101 and the device 102.

【0101】先ず、ドライエッチング装置について説明
する。
First, a dry etching apparatus will be described.

【0102】上記ドライエッチング装置は、図7に示す
ように、基板101上にTFT等のデバイス102を製
造するための平行平板型のドライエッチング装置であ
り、上記基板101を載置する平板状の第1電極103
と、この第1電極103に対向し、且つ平行に配置され
た平板状の第2電極104と、これら第1電極103・
第2電極104を収納するチャンバ105と、上記第2
電極104にマッチングボックス106を介して接続さ
れた高周波電源107とで構成されている。
As shown in FIG. 7, the dry etching apparatus is a parallel plate type dry etching apparatus for manufacturing a device 102 such as a TFT on a substrate 101. First electrode 103
And a plate-shaped second electrode 104 which is opposed to and parallel to the first electrode 103.
A chamber 105 for accommodating the second electrode 104;
A high-frequency power supply 107 is connected to the electrode 104 via a matching box 106.

【0103】上記ドライエッチング装置におけるドライ
エッチングおよびその後の処理の方法について、図8に
示すフローチャートを参照しながら以下に説明する。
The method of dry etching and the subsequent processing in the above dry etching apparatus will be described below with reference to the flowchart shown in FIG.

【0104】先ず、チャンバ105内にエッチングガス
を導入する(S1)。一般に、エッチングガスとして、
SF6 ,CF4 ,HCl,Cl2 およびO2 等の少なく
とも2種のガスを混合した混合ガスを用いる。ここで
は、CF4 とO2 の混合ガスまたはHClとSF6 の混
合ガスの何れかを用いる。
First, an etching gas is introduced into the chamber 105 (S1). Generally, as an etching gas,
A mixed gas in which at least two kinds of gases such as SF 6 , CF 4 , HCl, Cl 2 and O 2 are mixed is used. Here, either a mixed gas of CF 4 and O 2 or a mixed gas of HCl and SF 6 is used.

【0105】次いで、チャンバ105内にエッチングガ
スを充填した状態で、放電(エッチング)を行う(S
2)。つまり、チャンバ105内にエッチングガスを充
填した状態で、高周波電源107からの高周波電力を、
マッチングボックス106を介して第2電極104に導
き、第2電極104と第1電極103との間でエッチン
グガスをプラズマ状態にし、第1電極103に載置され
た基板101上のデバイス102に対してエッチングを
行う。
Next, a discharge (etching) is performed in a state where the etching gas is filled in the chamber 105 (S
2). That is, while the chamber 105 is filled with the etching gas, the high-frequency power from the high-frequency power supply 107 is
The etching gas is led to the second electrode 104 via the matching box 106, the etching gas is turned into a plasma state between the second electrode 104 and the first electrode 103, and the device 102 on the substrate 101 placed on the first electrode 103 is Etching.

【0106】上記S2におけるエッチング条件、即ちエ
ッングガスの流量(ガス流量)、高周波電源107から
の高周波電力(投入電力)、チャンバ105内圧(圧
力)、第1電極103・第2電極104の温度(電極温
度)、第1電極103・第2電極104間の距離(電極
間距離)は、以下に示す通りである。尚、エッチングガ
スとして、HClとSF6 の混合ガスを用いる。
The etching conditions in the above S2, that is, the flow rate of the etching gas (gas flow rate), the high frequency power (input power) from the high frequency power supply 107, the internal pressure (pressure) of the chamber 105, and the temperatures of the first electrode 103 and the second electrode 104 (electrode The temperature) and the distance between the first electrode 103 and the second electrode 104 (distance between the electrodes) are as follows. Note that a mixed gas of HCl and SF 6 is used as an etching gas.

【0107】 ・ガス流量:HCl・・・・200〜1000sccm SF6 ・・・・200〜1000sccm ・投入電力 ・・・・200〜1000W ・圧力 ・・・・150〜2000mTorr ・電極温度 ・・・・室温〜150℃ ・電極間距離 ・・・・20〜150mm 以上のようなエッチング条件の範囲内で、基板101の
デバイス102に対するドライエッチングが行う。尚、
上記の条件は、エッチングガスによって異なるので、そ
のエッチングガスに応じて適宜設定するものとする。
Gas flow rate: HCl 200 to 1000 sccm SF 6 200 to 1000 sccm Input power 200 to 1000 W Pressure 150 to 2000 mTorr Electrode temperature Room temperature to 150 ° C. ・ Distance between electrodes ・ ・ ・ ・ 20 to 150 mm Dry etching is performed on the device 102 of the substrate 101 within the range of the above etching conditions. still,
Since the above conditions vary depending on the etching gas, they are appropriately set according to the etching gas.

【0108】次いで、エッチング終了後、チャンバ10
5内のエッチングガス等を排気するために、真空引きを
行い(S3)、その後、N2 ガスを、チャンバ105内
の圧力が所定の値に達するまで、該チャンバ105内に
導入する(S4)。
Next, after completion of the etching, the chamber 10
A vacuum is drawn to exhaust the etching gas and the like in the chamber 5 (S3), and then N 2 gas is introduced into the chamber 105 until the pressure in the chamber 105 reaches a predetermined value (S4). .

【0109】続いて、N2 ガスの導入により、チャンバ
105内の圧力が所定の圧力に達した後、所定の高周波
電力を高周波電源107から投入し、120秒間プラズ
マ表面処理を行う(S5)。このように、エッチング直
後の基板101およびデバイス102に対してプラズマ
表面処理を行うことで、基板101およびデバイス10
2やチャンバ105に付着したエッチングガスおよび反
応生成物の元素を除去する。
Subsequently, after the pressure in the chamber 105 reaches a predetermined pressure due to the introduction of N 2 gas, a predetermined high-frequency power is supplied from the high-frequency power supply 107, and plasma surface treatment is performed for 120 seconds (S5). By performing the plasma surface treatment on the substrate 101 and the device 102 immediately after the etching, the substrate 101 and the device 10
2 and the elements of the reaction gas and the etching gas attached to the chamber 105 are removed.

【0110】ここでのプラズマ表面処理の条件は、チャ
ンバ105内に導入するガスの種類が異なるだけで、上
述したエッチング処理の条件とほぼ同じである。
The conditions for the plasma surface treatment here are almost the same as the conditions for the above-described etching treatment, except for the type of gas introduced into the chamber 105.

【0111】上記S5では、プラズマ表面処理時間は1
20秒間に設定しているが、これに限定するものではな
い。つまり、上記プラズマ表面処理の時間は、チャンバ
105内の第2電極104に投入する高周波電力の値に
応じて設定される。即ち、投入する高周波電力の値が大
きい場合には、プラズマ表面処理時間を短くし、投入す
る高周波電力の値が小さい場合には、プラズマ表面処理
時間が長くなるように設定される。
At S5, the plasma surface treatment time is 1
Although set to 20 seconds, it is not limited to this. That is, the time of the plasma surface treatment is set according to the value of the high-frequency power supplied to the second electrode 104 in the chamber 105. That is, when the value of the applied high frequency power is large, the plasma surface treatment time is set to be short, and when the value of the supplied high frequency power is small, the plasma surface treatment time is set to be long.

【0112】したがって、上述のように、投入電力が2
00〜1000Wの範囲であれば、約15秒から効果が
現れる。しかしながら、プラズマ表面処理時間が長くな
れば投入電力によっては基板101上のデバイス102
にダメージを与える虞があり好ましくない。
Therefore, as described above, the applied power is 2
In the range of 00 to 1000 W, the effect appears from about 15 seconds. However, if the plasma surface treatment time becomes long, the device 102
It is not preferable because it may cause damage.

【0113】上記プラズマ表面処理後、チャンバ105
内から導入したN2 ガス等を排気するために、真空引き
を行う(S6)。
After the plasma surface treatment, the chamber 105
In order to exhaust the N 2 gas and the like introduced from the inside, evacuation is performed (S6).

【0114】上述のプラズマ表面処理に用いるガスは、
基板101やデバイス102を構成する材料等に対して
反応性の低いガスを用いる。例えば、上記のプラズマ表
面処理においては、処理用のガスとして基板101やデ
バイス102等と反応性の低いN2 ガスを用いたが、こ
れに限定するものではなく、Ar,He等の不活性ガス
またはO2 等のガスを用いても良い。
The gas used for the above-mentioned plasma surface treatment is as follows.
A gas having low reactivity with a material or the like forming the substrate 101 or the device 102 is used. For example, in the above-described plasma surface treatment, an N 2 gas having low reactivity with the substrate 101, the device 102, and the like is used as a treatment gas. However, the present invention is not limited to this, and an inert gas such as Ar or He is used. Alternatively, a gas such as O 2 may be used.

【0115】ところで、ドライエッチング後の処理、即
ち基板101やデバイス102に付着したエッチングガ
スや反応生成物の元素を除去するための処理は、従来、
酸、アルカリ、有機溶液、水等により除去していた。こ
の場合、ドライエッチング装置の他に、特別な処理装置
が必要とされ、しかも、溶液の廃液処理装置も必要とさ
れた。
By the way, the processing after the dry etching, that is, the processing for removing the elements of the etching gas and the reaction products attached to the substrate 101 and the device 102, has conventionally been performed.
It had been removed with acids, alkalis, organic solutions, water and the like. In this case, a special processing apparatus was required in addition to the dry etching apparatus, and a waste liquid processing apparatus for the solution was also required.

【0116】これに対して、本実施の形態では、ドライ
エッチング後の処理、即ち基板101やデバイス102
に付着したエッチングガス元素や反応生成物を除去する
ための処理が、同一のドライエッチング装置で行われ、
しかも、基板101やデバイス102に対して反応性の
低いガスを用いて元素の除去が行われるので、基板10
1やデバイス102に付着した元素の除去のための処理
装置を別に設ける必要がなく、しかも、特殊な排ガス処
理装置や、廃液処理装置も必要しない。
On the other hand, in the present embodiment, the processing after dry etching, that is, the substrate 101 and the device 102
The process for removing the etching gas element and the reaction product attached to the is performed in the same dry etching apparatus,
In addition, since the element is removed using a gas having low reactivity with respect to the substrate 101 and the device 102, the substrate 10 and the device 102 are removed.
There is no need to provide a separate processing device for removing elements attached to the device 1 or the device 102, and no special exhaust gas processing device or waste liquid processing device is required.

【0117】これにより、ドライエッチング装置内での
処理時間が長くなるが、処理全体の工程数は増加せず、
しかも、処理全体の時間も増加しない。
As a result, the processing time in the dry etching apparatus becomes longer, but the number of steps in the entire processing does not increase.
In addition, the time for the entire process does not increase.

【0118】また、本実施の形態では、ドライエッチン
グ後の処理が行われるとき、チャンバ105内は、特に
高温下にしなくても、十分にチャンバ105に付着した
エッチングガスや反応生成物の元素を除去することがで
きるので、従来のように、チャンバを高温にして、チャ
ンバに付着したエッチングガスや反応生成物の元素を除
去する場合のように、高温化装置等の特別な装置を必要
としない。
Further, in this embodiment, when the processing after the dry etching is performed, the inside of the chamber 105 does not need to be particularly heated to a high temperature to sufficiently remove the etching gas and the reaction product element adhered to the chamber 105. Since it can be removed, there is no need for a special device such as a high-temperature device as in the conventional case where the chamber is heated to a high temperature to remove the etching gas and reaction product elements attached to the chamber. .

【0119】さらに、チャンバを高温にして、チャンバ
に付着したエッチングガスや反応生成物の元素を除去す
る場合では、処理時間が10分〜1時間かかるが、本実
施の形態では、10分もかからず、処理時間を大幅に短
縮することができる。
Further, when the chamber is heated to a high temperature to remove the etching gas and reaction product elements attached to the chamber, the processing time takes 10 minutes to 1 hour. In the present embodiment, it takes as long as 10 minutes. Therefore, the processing time can be greatly reduced.

【0120】尚、上記のドライエッチング装置として
は、平行平板型のものを用いたが、これに限定されるも
のではなく、ヘリコン型等の他の構造のエッチング装置
であってもよい。
Although the above-mentioned dry etching apparatus is of a parallel plate type, it is not limited to this, and may be an etching apparatus of another structure such as a helicon type.

【0121】上記のプラズマ表面処理は、ドライエッチ
ングを行ったチャンバ105内で行っているが、これに
限定するものではなく、エッチング処理とプラズマ表面
処理とを別々のチャンバで行う方法であっても良い。こ
のエッチング処理とプラズマ表面処理とを別々のチャン
バ内で行う装置としては、図9に示すマルチチャンバ型
の装置と、図10に示すインライン型の装置とがある。
The above-described plasma surface treatment is performed in the chamber 105 that has been dry-etched. However, the present invention is not limited to this. For example, the etching and plasma surface treatment may be performed in separate chambers. good. As devices for performing the etching process and the plasma surface treatment in separate chambers, there are a multi-chamber type device shown in FIG. 9 and an in-line type device shown in FIG.

【0122】はじめに、マルチチャンバ型の装置につい
て図9を参照しながら以下に説明する。尚、図9中の
〜は、処理対象物である基板101およびデバイス1
02が移動する経路の順番を示す記号である。
First, a multi-chamber type apparatus will be described below with reference to FIG. In FIG. 9, symbols “-” indicate a substrate 101 and a device 1 to be processed.
02 is a symbol indicating the order of the moving route.

【0123】上記マルチチャンバ型の装置は、エッチン
グ処理を行う第1チャンバ111と、プラズマ表面処理
を行う第2チャンバ112と、真空搬送および真空基板
保管用の第3チャンバ113とで構成されている。上記
第1チャンバ111および第2チャンバ112は、図7
に示すチャンバ105内と同じ構造とする。それゆえ、
図7で使用した部材名および部材番号をそのまま使用す
る。
The multi-chamber type apparatus includes a first chamber 111 for performing an etching process, a second chamber 112 for performing a plasma surface treatment, and a third chamber 113 for vacuum transfer and vacuum substrate storage. . The first chamber 111 and the second chamber 112 are the same as those shown in FIG.
Has the same structure as the inside of the chamber 105 shown in FIG. therefore,
The member names and member numbers used in FIG. 7 are used as they are.

【0124】先ず、基板101およびデバイス102
(ここでは、被処理物と称する)は、図9に示すよう
に、第3チャンバ113に真空状態で搬送され()、
この真空状態で第1チャンバ111に搬送される
()。
First, the substrate 101 and the device 102
As shown in FIG. 9, the object (hereinafter referred to as an object to be processed) is transferred to the third chamber 113 in a vacuum state (),
The wafer is conveyed to the first chamber 111 in this vacuum state ().

【0125】次に、被処理物が載置された第1チャンバ
111に、CF4 とO2 の混合ガスまたはHClとSF
6 の混合ガスの何れかを導入し、エッチング処理を行
う。このときのエッチング条件は、先に説明した工程
(VII)と同じ条件とする。
Next, a mixed gas of CF 4 and O 2 or a mixed gas of HCl and SF is placed in the first chamber 111 in which the object is placed.
The etching process is performed by introducing any one of the mixed gases of No. 6 . The etching conditions at this time are the same as those described above.
Same conditions as (VII).

【0126】続いて、エッチング処理の完了した後、第
1チャンバ111は、真空引きされ、被処理物を第3チ
ャンバ113を介して第2チャンバ112に搬送する
(,)。
Subsequently, after the completion of the etching process, the first chamber 111 is evacuated, and the object to be processed is transferred to the second chamber 112 via the third chamber 113 (,).

【0127】上記第2チャンバ112では、被処理物が
搬送された後、プラズマ表面処理用のガスとしてN2
スが導入され、該第2チャンバ112内が所定の圧力に
なったところで、高周波電力が投入され、被処理物に対
してプラズマ表面処理を行う。このプラズマ表面処理に
よって、エッチング処理された被処理物に付着したエッ
チングガスや反応生成物の元素を除去する。例えば、上
記の被処理物が半導体素子であれば、エッチングダメー
ジ、即ち半導体層の格子の乱れや水素の脱離等による欠
陥準位数の増加を低減することができる。これにより、
半導体素子のオフ電流を低減することができ、半導体素
子の電気特性を向上させることができる。
In the second chamber 112, after the object to be processed is transported, N 2 gas is introduced as a gas for plasma surface treatment, and when the inside of the second chamber 112 reaches a predetermined pressure, the high-frequency power Is supplied to perform plasma surface treatment on the object to be processed. By this plasma surface treatment, an etching gas or an element of a reaction product attached to the etched object is removed. For example, when the object to be processed is a semiconductor element, etching damage, that is, an increase in the number of defect states due to disorder of the lattice of the semiconductor layer or desorption of hydrogen can be reduced. This allows
The off-state current of the semiconductor element can be reduced, and the electrical characteristics of the semiconductor element can be improved.

【0128】最後に、第2チャンバ112を真空引きし
て、該第2チャンバ112内でプラズマ表面処理された
被処理物は、第3チャンバ113に搬送される()。
Lastly, the second chamber 112 is evacuated, and the workpiece subjected to the plasma surface treatment in the second chamber 112 is transferred to the third chamber 113 ().

【0129】尚、上記のプラズマ表面処理に用いたガス
は、N2 ガスとしたが、これに限定するものではなく、
例えばAr,He等の不活性ガスまたはO2 ガス等であ
っても良い。
Although the gas used for the plasma surface treatment was N 2 gas, it is not limited to this.
For example, an inert gas such as Ar or He or O 2 gas may be used.

【0130】次に、インライン型の装置について説明す
る。
Next, an in-line type device will be described.

【0131】上記インライン型の装置は、図10に示す
ように、エッチング処理を行う第1チャンバ121と、
プラズマ表面処理を行う第2チャンバ122とで構成さ
れている。第1チャンバ121と第2チャンバ122と
は、各処理の対象物である基板の搬送方向の上流側から
下流側に向かって順に配置されている。尚、上記第1チ
ャンバ121および第2チャンバ122は、図7に示す
チャンバ105内と同じ構造とする。それゆえ、図7で
使用した部材名および部材番号をそのまま使用する。
As shown in FIG. 10, the in-line type apparatus includes a first chamber 121 for performing an etching process,
And a second chamber 122 for performing a plasma surface treatment. The first chamber 121 and the second chamber 122 are arranged in order from the upstream side to the downstream side in the transport direction of the substrate that is the target of each process. The first chamber 121 and the second chamber 122 have the same structure as the inside of the chamber 105 shown in FIG. Therefore, the member names and member numbers used in FIG. 7 are used as they are.

【0132】先ず、第1チャンバ121内に、CF4
2 の混合ガスまたはHClとSF6 の混合ガスの何れ
かを導入し、基板101およびデバイス102(ここで
は、被処理物と称する)に対して、エッチング処理を行
う。このときのエッチング条件は、先に説明した工程
(VII)と同じ条件とする。
First, either a mixed gas of CF 4 and O 2 or a mixed gas of HCl and SF 6 is introduced into the first chamber 121, and the substrate 101 and the device 102 (here, referred to as an object to be processed) Is subjected to an etching process. The etching conditions at this time are the same as those described above.
Same conditions as (VII).

【0133】続いて、エッチング処理の完了した後、第
1チャンバ121は、真空引きされ、被処理物を第2チ
ャンバ122に搬送する。
Subsequently, after the completion of the etching process, the first chamber 121 is evacuated and the object to be processed is transferred to the second chamber 122.

【0134】上記第2チャンバ122では、被処理物が
搬送された後、プラズマ表面処理用のガスとしてN2
スが導入され、該第2チャンバ122内が所定の圧力に
なったところで、高周波電力が投入され、被処理物に対
してプラズマ表面処理を行う。このプラズマ表面処理に
よって、エッチング処理された被処理物に付着したエッ
チングガスや反応生成物の元素を除去する。
In the second chamber 122, after the object to be processed is transported, N 2 gas is introduced as a gas for plasma surface treatment, and when the inside of the second chamber 122 reaches a predetermined pressure, the high-frequency power Is supplied to perform plasma surface treatment on the object to be processed. By this plasma surface treatment, an etching gas or an element of a reaction product attached to the etched object is removed.

【0135】最後に、第2チャンバ122を真空引きし
て、該第2チャンバ112内でプラズマ表面処理された
被処理物を、第2チャンバ122から取り出す。
Lastly, the second chamber 122 is evacuated to vacuum, and the workpiece subjected to the plasma surface treatment in the second chamber 112 is taken out of the second chamber 122.

【0136】尚、上記のプラズマ表面処理に用いたガス
は、N2 ガスとしたが、これに限定するものではなく、
例えばAr,He等の不活性ガスまたはO2 ガス等であ
っても良い。
The gas used for the plasma surface treatment was N 2 gas, but is not limited to this.
For example, an inert gas such as Ar or He or O 2 gas may be used.

【0137】以上のように、本実施の形態では、ドライ
エッチング後の後処理を行う際に、基板101やデバイ
ス102に対して反応性の低いガス、例えばN2 ,A
r,He等を用いてプラズマ表面処理を行うことで、基
板101やデバイス102に付着したエッチングガスや
反応生成物の元素を除去するようになっている。
As described above, in the present embodiment, when performing post-processing after dry etching, a gas having low reactivity with the substrate 101 or the device 102, for example, N 2 , A
By performing a plasma surface treatment using r, He, or the like, an element of an etching gas or a reaction product attached to the substrate 101 or the device 102 is removed.

【0138】これにより、ドライエッチングを行う装置
で、プラズマ表面処理を引続き行うことができるので、
基板101やデバイス102に付着したエッチングガス
や反応生成物の元素を除去するための装置を特別に設け
る必要が無くなる。
With this, the plasma surface treatment can be continuously performed by the apparatus for performing the dry etching.
It is not necessary to provide a special device for removing an etching gas or a reaction product element attached to the substrate 101 or the device 102.

【0139】このように、同一エッチング装置内、特に
同一チャンバ内でエッチング処理の後にプラズマ表面処
理を行う場合、エッチング処理において使用する有毒な
ガスやエッチング処理後に生じる有毒な物質が基板等に
吸着していても、引き続いてプラズマ表面処理を行うの
で、有毒なガスや有毒な物質が吸着した状態で基板を搬
送することがなくなる。したがって、有毒なガスや有毒
な物質が人体に影響を及ぼすことがなくなる。
As described above, when the plasma surface treatment is performed after the etching process in the same etching apparatus, particularly in the same chamber, the toxic gas used in the etching process and the toxic substance generated after the etching process are adsorbed on the substrate or the like. Even so, since the plasma surface treatment is continuously performed, the substrate is not transported in a state where toxic gas or toxic substance is adsorbed. Therefore, toxic gases and toxic substances do not affect the human body.

【0140】一般に、ドライエッチング後に残留する元
素は、基板101上のデバイス102の特性に悪影響を
及ぼす虞がある。つまり、上記の残留元素としては、ト
ランジスタの製造においては、F、Cl等の可動イオン
や、C等の元素または金属元素が上げられ、これらの元
素によってデバイス102の信頼性を低下させる虞があ
る。
In general, elements remaining after dry etching may adversely affect the characteristics of the device 102 on the substrate 101. In other words, in the manufacture of a transistor, mobile ions such as F and Cl, elements such as C, and metal elements are raised as the above residual elements, and these elements may reduce the reliability of the device 102. .

【0141】ところが、本実施の形態では、エッチング
処理後に、エッチングガスや反応生成物の元素を、基板
やデバイスに対して反応性の低いガスによりプラズマ表
面処理して除去するようになっているので、デバイスの
信頼性の向上が図れる。
However, in this embodiment, after the etching process, the elements of the etching gas and the reaction products are removed by plasma surface treatment using a gas having low reactivity to the substrate or the device. Thus, the reliability of the device can be improved.

【0142】〔実施の形態2〕本発明の他の実施の形態
について説明すれば、以下の通りである。本実施の形態
に係る半導体素子は、図12に示すように、例えば透明
なガラス等からなる絶縁性基板10上に、ゲート電極2
0、ゲート絶縁膜30、チャネル層40、チャネル保護
層90、コンタクト層50、ドレイン電極60a、ソー
ス電極60bとが順次積層され、上記ドレイン電極60
aとソース電極60bとを覆うように保護層70が形成
された構造となっている。
[Embodiment 2] The following will describe another embodiment of the present invention. As shown in FIG. 12, a semiconductor element according to the present embodiment has a gate electrode 2 on an insulating substrate 10 made of, for example, transparent glass.
0, a gate insulating film 30, a channel layer 40, a channel protective layer 90, a contact layer 50, a drain electrode 60a, and a source electrode 60b are sequentially laminated.
a and a protective layer 70 is formed so as to cover the source electrode 60b.

【0143】上記構成の半導体素子は、上記ドレイン電
極60aとソース電極60bとの間のギャップ部80に
そって、コンタクト層50をエッチングすることにより
コンタクト領域を形成している。このとき、バックチャ
ネルエッチング型の半導体素子とは異なり、チャネル層
40は、チャネル保護層90によってエッチングが阻止
される。したがって、上記構成の半導体素子は、チャネ
ル保護型半導体素子となる。
In the semiconductor device having the above configuration, the contact region is formed by etching the contact layer 50 along the gap 80 between the drain electrode 60a and the source electrode 60b. At this time, unlike the back channel etching type semiconductor element, the channel layer 40 is prevented from being etched by the channel protection layer 90. Therefore, the semiconductor element having the above configuration is a channel protection type semiconductor element.

【0144】ここで、上記チャネル保護型半導体素子の
製造方法について図12を参照しながら以下に説明す
る。 工程(I) ガラス基板からなる絶縁性基板10上にゲート電極20
を形成する。つまり、上記ゲート電極20は、絶縁性基
板10上に、Al,Mo,Ta等をスパッタリング法に
て4500Å積層した後、パターニングして得られる。
Here, a method of manufacturing the above-described channel protection type semiconductor device will be described below with reference to FIG. Step (I) A gate electrode 20 is formed on an insulating substrate 10 made of a glass substrate.
To form That is, the gate electrode 20 is obtained by laminating Al, Mo, Ta, or the like on the insulating substrate 10 by 4500 ° by sputtering and then patterning.

【0145】ここで、上記絶縁性基板10としては、ガ
ラス基板の他、ガラス基板表面にTa2 5 ,SiO2
等の絶縁膜をベースコート膜として形成したものを使用
しても良い。
Here, as the insulating substrate 10, in addition to the glass substrate, Ta 2 O 5 , SiO 2
An insulating film such as that formed as a base coat film may be used.

【0146】工程 (II) 上記絶縁性基板10上に形成されたゲート電極20上
に、このゲート電極20を覆うようにゲート絶縁膜30
を積層する。本実施の形態では、プラズマCVD(Chemi
cal Vapor Deposition) 法によりSiNx膜あるいはS
iO2 膜を3500Å積層して、ゲート絶縁膜30とし
た。
Step (II) A gate insulating film 30 is formed on the gate electrode 20 formed on the insulating substrate 10 so as to cover the gate electrode 20.
Are laminated. In this embodiment, plasma CVD (Chemi
cal Vapor Deposition) by SiNx film or S
The gate insulating film 30 was formed by laminating an iO 2 film at 3500 °.

【0147】尚、絶縁性を高めるために、上記ゲート電
極20を陽極酸化し、この陽極酸化膜を第1のゲート絶
縁膜(図示せず)とし、上記プラズマCVDにより積層
されるゲート絶縁膜30を第2のゲート絶縁膜としても
良い。
In order to enhance the insulating property, the gate electrode 20 is anodized, and this anodic oxide film is used as a first gate insulating film (not shown). May be used as the second gate insulating film.

【0148】工程 (III) 上記ゲート絶縁膜30に続いて、チャネル層40となる
アモルファスSiからなる第1の半導体膜を、CVD法
により400Å積層する。チャネル保護層90となるS
iNx膜を、CVD法により2000Å積層する。続い
て、チャネル保護層90が、チャネル層40のチャネル
領域上に残るように、上記SiNx膜をパターニングす
る。
Step (III) Subsequent to the gate insulating film 30, a first semiconductor film made of amorphous Si to be a channel layer 40 is laminated by 400 ° by a CVD method. S serving as channel protection layer 90
An iNx film is laminated by 2000 ° by a CVD method. Subsequently, the SiNx film is patterned so that the channel protection layer 90 remains on the channel region of the channel layer 40.

【0149】工程 (IV) 上記第1の半導体膜上に、コンタクト層50となる第2
の半導体膜を続けて積層する。つまり、上記第2の半導
体膜は、第1の半導体膜上に、n+型に不純物(リン
等)をドーピングしたアモルファスSiまたは微結晶S
iをプラズマCVD法により、500Å積層して得られ
る。
Step (IV) Second contact layer 50 is formed on the first semiconductor film.
Are successively laminated. That is, the second semiconductor film is formed on the first semiconductor film by using amorphous Si or microcrystalline S doped with an n + type impurity (such as phosphorus).
i obtained by laminating 500 ° by a plasma CVD method.

【0150】工程(V) 続いて、上記第1の半導体膜および第2の半導体膜を、
HCl+SF6 混合ガスによるドライエッチング法を用
いて、島状にパターニングして、チャネル層40および
コンタクト層50を得る。ここで、ドライエッチング法
に使用するガスは、上記HCl+SF6 混合ガスに限定
するものではなく、CF4 +O2 混合ガス、BCl3
ス等を用いても良い。
Step (V) Subsequently, the first semiconductor film and the second semiconductor film are
The channel layer 40 and the contact layer 50 are obtained by patterning into an island shape using a dry etching method using a mixed gas of HCl + SF 6 . Here, the gas used for the dry etching method is not limited to the above-mentioned HCl + SF 6 mixed gas, but may be a CF 4 + O 2 mixed gas, a BCl 3 gas, or the like.

【0151】また、上記第1の半導体膜および第2の半
導体膜のエッチング法は、上記したドライエッチング法
に限定するものではなく、例えばSiエッチング液(H
F+HNO3 等)を用いたウェットエッチング法であっ
ても良い。
The method of etching the first semiconductor film and the second semiconductor film is not limited to the above-mentioned dry etching method.
F + HNO 3 ) may be used.

【0152】工程 (VI) さらに、上記コンタクト層50を、チャネル層40上の
チャネル保護層90が露出するようにエッチング除去す
る。このときのエッチング法としては、SF6+HCl
混合ガスを使用したドライエッチング法を用いた。本実
施の形態において、ドライエッチングの装置としては、
前記実施の形態1で用いた図7に示す平行平板型のドラ
イエッチング装置を用いた。
Step (VI) Further, the contact layer 50 is removed by etching so that the channel protective layer 90 on the channel layer 40 is exposed. At this time, as an etching method, SF 6 + HCl
A dry etching method using a mixed gas was used. In the present embodiment, as a dry etching apparatus,
The parallel plate type dry etching apparatus shown in FIG. 7 used in the first embodiment was used.

【0153】尚、ドライエッチング法に使用するガス
は、上記HCl+SF6 混合ガスに限定するものではな
く、CF4 +O2 混合ガス、BCl3 ガス等を用いても
良い。
The gas used in the dry etching method is not limited to the above-mentioned HCl + SF 6 mixed gas, but may be a CF 4 + O 2 mixed gas, a BCl 3 gas or the like.

【0154】また、上記のエッチング法は、上記したド
ライエッチング法に限定するものではなく、例えばSi
エッチング液(HF+HNO3 等)を用いたウェットエ
ッチング法であっても良い。
The above-mentioned etching method is not limited to the above-mentioned dry etching method.
A wet etching method using an etching solution (HF + HNO 3 or the like) may be used.

【0155】工程 (VII) 続いて、エッチング後の処理(以下、プラズマ表面処理
と称する)を行う。具体的には、工程 (VII)におけるエ
ッチングが完了した後、エッチングチャンバー内に半導
体基板を残した状態で、エッチングガスを排気する。そ
の後、エッチングと同チャンバー内にN2 ガスを導入
し、例えば圧力1500mTorr,N2ガス流量10
00sccm,投入電力400W,電極間距離35m
m,温度60℃の状態で、120秒間保持する。
Step (VII) Subsequently, a treatment after the etching (hereinafter referred to as a plasma surface treatment) is performed. Specifically, after the etching in step (VII) is completed, the etching gas is exhausted with the semiconductor substrate left in the etching chamber. Thereafter, an N 2 gas is introduced into the same chamber as the etching, for example, at a pressure of 1500 mTorr and an N 2 gas flow rate of 10 mTorr.
00sccm, input power 400W, distance between electrodes 35m
m, at a temperature of 60 ° C. for 120 seconds.

【0156】ここで、上記プラズマ表面処理では、N2
ガスを使用したが、これに限定されるものではなく、H
2 ガス、NH3 ガス、Heガス、O2 ガス、Ar等でも
良い。
Here, in the plasma surface treatment, N 2
Although gas was used, it is not limited to this, and H
2 gas, NH 3 gas, He gas, O 2 gas, Ar or the like may be used.

【0157】尚、上記プラズマ表面処理の詳細について
は、後述する。
The details of the plasma surface treatment will be described later.

【0158】工程 (VIII) 上記島状にパターニングされた第1の半導体膜および第
2の半導体膜上に、Ta,Ti,Al,ITO等の何れ
か一種類の金属薄膜をスパッタリング法により積層した
後、パターニングを行い、ドレイン電極60aおよびソ
ース電極60bとなる配線60を形成する。
Step (VIII) On the first and second semiconductor films patterned in an island shape, a metal thin film of any one of Ta, Ti, Al, ITO and the like is laminated by a sputtering method. Thereafter, patterning is performed to form a wiring 60 to be the drain electrode 60a and the source electrode 60b.

【0159】工程 (IX) 最後に、SiNxをCVD法により積層し、パターニン
グすることで保護層70を形成する。尚、上記保護層7
0は、樹脂絶縁膜であっても良く、SiN膜と樹脂絶縁
膜からなる2層構造であっても良い。
Step (IX) Finally, a protective layer 70 is formed by stacking and patterning SiNx by the CVD method. The protective layer 7
0 may be a resin insulating film or a two-layer structure including a SiN film and a resin insulating film.

【0160】以上の工程(I)〜工程 (IX) により、図
12に示す半導体素子が完成する。そして、このように
して完成された半導体素子は、エッチング後のプラズマ
表面処理により、半導体層の格子乱れや水素の脱離等の
エッチングダメージを抑制することで、欠陥準位数を低
減すると共に、エッチング後に半導体素子の特性に影響
を与えるエッチングガスや反応生成物の元素を除去する
ようにプラズマ表面処理されているので、前記実施の形
態1と同様の特性を示す。
Through the above steps (I) to (IX), the semiconductor device shown in FIG. 12 is completed. The semiconductor element completed in this way reduces the number of defect levels by suppressing etching damage such as lattice disorder of the semiconductor layer and desorption of hydrogen by plasma surface treatment after etching, Since plasma surface treatment is performed after etching to remove elements of the etching gas and reaction products which affect the characteristics of the semiconductor element, the characteristics are the same as those of the first embodiment.

【0161】即ち、上記構成の半導体素子(チャネル保
護型TFT)においても、オフ電流の低下を図ることが
できる等の前記実施の形態1の半導体素子(バックチャ
ネルエッチング型TFT)と同様の効果を奏する。
That is, the same effect as the semiconductor element of the first embodiment (back-channel etching type TFT), such as a reduction in off-current, can be achieved in the semiconductor element (channel protection type TFT) having the above configuration. Play.

【0162】[0162]

【発明の効果】請求項1の発明の半導体素子は、以上の
ように、少なくともゲート、ソース、ドレインの各電極
と、ゲート絶縁膜と、チャネル領域を形成する第1半導
体薄膜と、該第1半導体薄膜に直接接続されて上記ソー
スおよびドレイン電極と上記第1半導体薄膜との間に形
成されるn+に不純物ドーピングされた第2半導体薄膜
とを備えた半導体素子において、上記ゲート電圧が、半
導体素子特性におけるサブシュレッショルド領域且つ、
ドレイン電流が1E−10〔A〕以下となる領域に相当
する場合、上記ソース電極とドレイン電極との間に流れ
るリーク電流Idsが、以下の(1)式で近似され、 Ids×L/W=Aexp(−Ea/kT) ・・・・・(1) Ea :活性化エネルギー(eV) k :ボルツマン定数 T :温度(k) W/L:半導体素子サイズ 上記ゲート電圧における上記(1)式のTの値が303
〜338〔k〕のとき、上記Aの値が5E−6〔A〕以
下に設定されている構成である。
As described above, the semiconductor device according to the first aspect of the present invention comprises at least a gate, a source, and a drain electrode, a gate insulating film, a first semiconductor thin film forming a channel region, and the first semiconductor thin film. In a semiconductor device comprising a second semiconductor thin film directly connected to a semiconductor thin film and formed between the source and drain electrodes and the first semiconductor thin film and doped with n + impurities, the gate voltage may be reduced by the semiconductor device. Sub-threshold region in the characteristics and
When the drain current corresponds to a region of 1E-10 [A] or less, the leak current Ids flowing between the source electrode and the drain electrode is approximated by the following equation (1), and Ids × L / W = Aexp (−Ea / kT) (1) Ea: activation energy (eV) k: Boltzmann constant T: temperature (k) W / L: semiconductor element size T value is 303
In the case of ~ 338 [k], the value of A is set to 5E-6 [A] or less.

【0163】上記の構成によれば、半導体素子が用いら
れるデバイスにおける実使用温度範囲において、オフ電
流およびオフ側での光電流を低減することができる。
According to the above configuration, the off-state current and the off-side photocurrent can be reduced in the actual operating temperature range of the device using the semiconductor element.

【0164】これにより、上記半導体素子がTFTであ
る場合、TFTの電気特性を向上させることができる。
つまり、上記構成のTFTのオン電流を高く、且つオフ
電流を低くすることができる。
Accordingly, when the semiconductor element is a TFT, the electrical characteristics of the TFT can be improved.
That is, the ON current of the TFT having the above structure can be increased and the OFF current can be decreased.

【0165】また、このTFTを用いたデバイスがTF
T液晶ディスプレイであれば、TFTのオン電流とオフ
電流との比は約5桁以上を確保することができるので、
TFT液晶ディスプレイにおける表示品位を向上させる
ことができるという効果を奏する。
A device using this TFT is called TF
In the case of a T liquid crystal display, the ratio between the ON current and the OFF current of the TFT can be secured to about 5 digits or more.
There is an effect that the display quality in the TFT liquid crystal display can be improved.

【0166】また、請求項2の発明の半導体素子は、以
上のように、少なくともゲート、ソース、ドレインの各
電極と、ゲート絶縁膜と、チャネル領域を形成する第1
半導体薄膜と、該第1半導体薄膜に直接接続されて上記
ソースおよびドレイン電極と上記第1半導体薄膜との間
に形成されるn+に不純物ドーピングされた第2半導体
薄膜とを備えた半導体素子において、上記ゲート電圧
が、半導体素子特性におけるサブシュレッショルド領域
且つ、ドレイン電流が1E−10〔A〕以下となる領域
に相当する場合、上記ソース電極とドレイン電極との間
に流れるリーク電流Idsが、以下の(1)式で近似さ
れ、 Ids×L/W=Aexp(−Ea/kT) ・・・・・(1) Ea :活性化エネルギー(eV) k :ボルツマン定数 T :温度(k) W/L:半導体素子サイズ 上記ゲート電圧における上記(1)式のEaの値が0.
3〜0.5〔eV〕となる領域で、上記Aの値が5E−
6〔A〕以下に設定されている構成である。
In the semiconductor device according to the second aspect of the present invention, at least the gate, source, and drain electrodes, the gate insulating film, and the first region forming the channel region are formed as described above.
A semiconductor element comprising: a semiconductor thin film; and a second semiconductor thin film directly connected to the first semiconductor thin film and formed between the source and drain electrodes and the first semiconductor thin film and doped with n + impurities. When the gate voltage corresponds to a sub-threshold region in a semiconductor device characteristic and a region where a drain current is 1E-10 [A] or less, a leak current Ids flowing between the source electrode and the drain electrode is as follows. Ids × L / W = Aexp (−Ea / kT) (1) Ea: activation energy (eV) k: Boltzmann constant T: temperature (k) W / L: semiconductor element size The value of Ea in the above equation (1) at the above gate voltage is 0.
In the range of 3 to 0.5 [eV], the value of A is 5E-
6 [A] or less.

【0167】上記TFTとしては、例えば請求項3の半
導体素子のように、請求項1または2の構成に加えて、
ソース電極とドレイン電極とのギャップ部に相当する第
2半導体薄膜の領域の全部と、上記ギャップ部に相当す
る第1半導体膜の領域の一部とが除去されていることを
特徴としているTFT、即ちバックチャネルエッチング
型のTFTを好適に用いることができる。
As the TFT, for example, in addition to the structure of claim 1 or 2, like the semiconductor element of claim 3,
A TFT in which the entire region of the second semiconductor thin film corresponding to the gap between the source electrode and the drain electrode and a part of the region of the first semiconductor film corresponding to the gap are removed; That is, a back channel etching type TFT can be suitably used.

【0168】また、上記のゲート電圧は、請求項4の半
導体素子のように、−1〜−5Vの範囲に設定される。
ドレイン電圧は、請求項5の半導体素子のように、5〜
15Vの範囲に設定される。
The gate voltage is set in the range of -1 to -5 V as in the semiconductor device of the fourth aspect.
The drain voltage is 5 to 5 as in the semiconductor device of claim 5.
It is set in the range of 15V.

【0169】そして、ゲート絶縁膜の単位面積あたりの
容量は、例えば請求項6の半導体素子のように、1〜2
E−4〔F/m2 〕に設定される。
The capacitance per unit area of the gate insulating film is, for example, 1 to 2 as in the semiconductor device of claim 6.
E-4 [F / m 2 ].

【0170】請求項7の発明の半導体素子の製造方法
は、以上のように、絶縁性基板上に、ゲート電極を形成
する第1の工程と、上記ゲート電極上に、ゲート絶縁膜
を形成する第2の工程と、上記ゲート絶縁膜上に、半導
体層となるチャネル領域を有する第1半導体薄膜を積層
する第3の工程と、上記第1半導体薄膜上に、コンタク
ト層となるn+の不純物をドーピングした第2半導体薄
膜を積層する第4の工程と、上記第1半導体薄膜および
第2半導体薄膜を所定の形状にパターニングする第5の
工程と、上記第2半導体薄膜上に、ソース電極およびド
レイン電極を形成する第6の工程と、上記第1半導体薄
膜のチャネル領域上の第2半導体薄膜をエッチングし、
上記ソース電極およびドレイン電極のコンタクト領域を
形成する第7の工程とを含む半導体素子の製造方法にお
いて、少なくとも第7の工程までで製造された半導体素
子に対して反応性の低いガスのプラズマにより、該半導
体素子の表面処理を行う工程を含む構成である。
According to the method of manufacturing a semiconductor device of the present invention, as described above, the first step of forming a gate electrode on an insulating substrate and the step of forming a gate insulating film on the gate electrode are performed. A second step, a third step of stacking a first semiconductor thin film having a channel region serving as a semiconductor layer on the gate insulating film, and an n + impurity serving as a contact layer on the first semiconductor thin film. A fourth step of stacking the doped second semiconductor thin film, a fifth step of patterning the first semiconductor thin film and the second semiconductor thin film into a predetermined shape, and forming a source electrode and a drain on the second semiconductor thin film. A sixth step of forming an electrode, and etching the second semiconductor thin film on the channel region of the first semiconductor thin film;
And a seventh step of forming a contact region of the source electrode and the drain electrode, wherein the plasma of a gas having low reactivity with respect to the semiconductor element manufactured at least up to the seventh step, This is a configuration including a step of performing a surface treatment of the semiconductor element.

【0171】上記の構成によれば、半導体素子の製造工
程において、少なくとも第7の工程までで製造された半
導体素子に対して反応性の低いガスのプラズマにより、
該半導体素子の表面処理を行う工程により、コンタクト
領域を形成するために行われたエッチングにより、被エ
ッチング物である半導体素子上に残留したエッチングガ
スや反応生成物を上記ガスのプラズマにより除去し、且
つ、エッチングで発生する半導体層の格子の乱れ、水素
の脱離等のエッチングダメージにより増加する欠陥準位
数を減少させることができる。
According to the above arrangement, in the semiconductor device manufacturing process, the plasma of the gas having low reactivity with the semiconductor device manufactured at least up to the seventh step is used.
By performing the surface treatment of the semiconductor element, by etching performed to form a contact region, an etching gas or a reaction product remaining on the semiconductor element to be etched is removed by plasma of the gas, In addition, the number of defect levels which increase due to etching damage such as disorder of a lattice of a semiconductor layer and desorption of hydrogen generated by etching can be reduced.

【0172】これにより、半導体素子のオフ電流を低減
させて、電気特性を向上させることができるという効果
を奏する。
As a result, there is an effect that the off-current of the semiconductor element can be reduced and the electrical characteristics can be improved.

【0173】プラズマ表面処理用のガスとしては、例え
ば請求項8に記載のように、H2 ,N2 ,NH3 ,H
e,Ar,O2 のうち少なくとも1種が用いられる。
As the gas for plasma surface treatment, for example, H 2 , N 2 , NH 3 , H
At least one of e, Ar, and O 2 is used.

【0174】請求項9の発明の半導体素子の製造方法
は、以上のように、請求項7の構成に加えて、プラズマ
表面処理は、上記第7の工程の直後に、該第7の工程の
エッチング処理に使用されるエッチング室内で行われる
構成である。
According to a ninth aspect of the present invention, as described above, in addition to the configuration of the seventh aspect, the plasma surface treatment is performed immediately after the seventh step. This is a configuration performed in an etching chamber used for an etching process.

【0175】上記の構成によれば、請求項7の構成によ
る効果に加えて、エッチング処理と、プラズマ表面処理
とを同一エッチング室で行うことで、エッチング後のプ
ラズマ表面処理のための装置を別に設けなくても良い。
これにより、製造工程を増やすことなく、効率良く基板
に付着したエッチングガス元素や反応生成物を除去する
ことができるという効果を奏する。
According to the above configuration, in addition to the effect of the configuration of claim 7, by performing the etching treatment and the plasma surface treatment in the same etching chamber, an apparatus for plasma surface treatment after etching is separately provided. It is not necessary to provide.
Thereby, there is an effect that the etching gas element and the reaction product adhered to the substrate can be efficiently removed without increasing the number of manufacturing steps.

【0176】請求項10の発明のドライエッチング後の
処理方法は、以上のように、ドライエッチング後に残留
するエッチングガス元素および反応生成物を、被エッチ
ング物およびエッチングを行うチャンバから除去するド
ライエッチング後の処理方法において、上記被エッチン
グ物に対して反応性の低いガスをプラズマ化し、このプ
ラズマガスを用いてドライエッチング後の被エッチング
物およびチャンバの表面を処理する構成である。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided a post-dry etching treatment method for removing an etching gas element and a reaction product remaining after dry etching from an object to be etched and a chamber in which etching is performed. In the processing method of (1), a gas having low reactivity with respect to the object to be etched is turned into plasma, and the surface of the object to be etched and the surface of the chamber after dry etching are processed using the plasma gas.

【0177】上記の構成によれば、被エッチング物に対
して反応性の低いガスを用いて、ドライエッチング後の
被エッチング物をプラズマ表面処理することで、ドライ
エッチング後に被エッチング物に付着するエッチングガ
ス元素および反応生成物を除去することができるという
効果を奏する。
According to the above-described structure, the object to be etched after the dry etching is subjected to the plasma surface treatment using a gas having low reactivity to the object to be etched, so that the etching adhered to the object to be etched after the dry etching. This has the effect that gas elements and reaction products can be removed.

【0178】このようなドライエッチング後の処理方法
として具体的に、例えば請求項11のドライエッチング
後の処理方法のように、請求項10の構成に加えて、ド
ライエッチングと、このドライエッチング後のプラズマ
表面処理とを、同一チャンバ内で連続して行う方法があ
る。したがって、エッチング処理とプラズマ表面処理と
を同一チャンバ内で行うことにより、エッチング後の処
理を行うための装置を別に設ける必要がなくなる。
[0178] As such a processing method after the dry etching, specifically, in addition to the constitution of the tenth aspect, like the processing method after the dry etching of the eleventh aspect, the dry etching and the method after the dry etching are performed. There is a method of performing plasma surface treatment continuously in the same chamber. Therefore, by performing the etching treatment and the plasma surface treatment in the same chamber, it is not necessary to separately provide a device for performing the treatment after the etching.

【0179】また、他のドライエッチング後の処理方法
として、例えば請求項12のドライエッチング後の処理
方法のように、請求項10の構成に加えて、ドライエッ
チングと、このドライエッチング後のプラズマ表面処理
とを、別々のチャンバ内で連続して行う方法がある。こ
の方法は、所謂インライン型のドライエッチング装置を
用いる場合の処理方法、あるいは所謂マルチチャンバ型
のドライエッチング装置を用いる場合の処理方法であ
る。
As another processing method after dry etching, for example, in addition to the structure of claim 10, dry etching and a plasma surface after this dry etching are added to the structure of claim 10. Process is performed continuously in separate chambers. This method is a processing method using a so-called in-line type dry etching apparatus or a processing method using a so-called multi-chamber type dry etching apparatus.

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

【図1】本発明の実施の形態の半導体素子の概略断面図
である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a semiconductor device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1に示す半導体素子が備えられたアクティブ
マトリクス基板の概略平面図である。
FIG. 2 is a schematic plan view of an active matrix substrate provided with the semiconductor element shown in FIG.

【図3】図1に示す半導体素子のゲート電圧Vgとドレ
イン電流Idとの関係を示すグラフである。
FIG. 3 is a graph showing a relationship between a gate voltage Vg and a drain current Id of the semiconductor device shown in FIG.

【図4】図1に示す半導体素子のゲート電圧Vgとドレ
イン電流Idと、従来の半導体素子のゲート電圧Vgと
ドレイン電流Idとの関係を示すグラフである。
4 is a graph showing a relationship between a gate voltage Vg and a drain current Id of the semiconductor device shown in FIG. 1 and a gate voltage Vg and a drain current Id of a conventional semiconductor device.

【図5】図1に示す半導体素子のオフ電流と温度との関
係を示すグラフである。
FIG. 5 is a graph showing a relationship between off-state current and temperature of the semiconductor device shown in FIG.

【図6】図3および図4に示すグラフで示されるドレイ
ン電流Idを測定するための測定装置の概略図である。
FIG. 6 is a schematic diagram of a measuring device for measuring the drain current Id shown by the graphs shown in FIGS. 3 and 4.

【図7】図1に示す半導体素子を製造する際に使用する
ドライエッチング装置の概略構成図である。
7 is a schematic configuration diagram of a dry etching apparatus used when manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図8】図7に示すドライエッチング装置で行われるエ
ッチング処理およびプラズマ表面処理の流れを示すフロ
ーチャートである。
8 is a flowchart showing a flow of an etching process and a plasma surface treatment performed in the dry etching apparatus shown in FIG.

【図9】図1に示す半導体素子を製造する際に使用する
ドライエッチング装置の他の例を示す説明図である。
FIG. 9 is an explanatory view showing another example of the dry etching apparatus used when manufacturing the semiconductor element shown in FIG.

【図10】図1に示す半導体素子を製造する際に使用す
るドライエッチング装置のさらに他の例を示す説明図で
ある。
10 is an explanatory view showing still another example of the dry etching apparatus used when manufacturing the semiconductor device shown in FIG.

【図11】図1に示す構成の半導体素子において、プラ
ズマ表面処理をN2 からHeに変更した場合の該半導体
素子のゲート電圧Vgとドレイン電流Idとの関係を示
すグラフである。
11 is a graph showing the relationship between the gate voltage Vg and the drain current Id of the semiconductor device having the configuration shown in FIG. 1 when the plasma surface treatment is changed from N 2 to He.

【図12】本発明の他の実施の形態の半導体素子の概略
断面図である。
FIG. 12 is a schematic sectional view of a semiconductor device according to another embodiment of the present invention.

【図13】従来の半導体素子の概略断面図である。FIG. 13 is a schematic sectional view of a conventional semiconductor device.

【図14】従来の半導体素子の概略断面図である。FIG. 14 is a schematic sectional view of a conventional semiconductor device.

【符号の説明】 10 絶縁性基板 11 TFT(半導体素子) 20 ゲート電極 30 ゲート絶縁膜 40 チャネル層(第1半導体薄膜) 50 コンタクト層(第2半導体薄膜) 60a ドレイン電極 60b ソース電極 80 ギャップ部DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Insulating substrate 11 TFT (semiconductor element) 20 Gate electrode 30 Gate insulating film 40 Channel layer (first semiconductor thin film) 50 Contact layer (second semiconductor thin film) 60a Drain electrode 60b Source electrode 80 Gap

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 川合 勝博 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 岡本 昌也 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Katsuhiro Kawai 22-22, Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Inside Sharp Corporation (72) Inventor Masaya Okamoto 22-22, Nagaikecho, Abeno-ku, Osaka-shi, Osaka Inside the corporation

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくともゲート、ソース、ドレインの各
電極と、ゲート絶縁膜と、チャネル領域を形成する第1
半導体薄膜と、該第1半導体薄膜に直接接続されて上記
ソースおよびドレイン電極と上記第1半導体薄膜との間
に形成されるn+に不純物ドーピングされた第2半導体
薄膜とを備えた半導体素子において、 上記ゲート電圧が、半導体素子特性におけるサブシュレ
ッショルド領域且つ、ドレイン電流が1E−10〔A〕
以下となる領域に相当する場合、 上記ソース電極とドレイン電極との間に流れるリーク電
流Idsが、以下の(1)式で近似され、 Ids×L/W=Aexp(−Ea/kT) ・・・・・(1) Ea :活性化エネルギー(eV) k :ボルツマン定数 T :温度(k) W/L:半導体素子サイズ 上記ゲート電圧における上記(1)式のTの値が303
〜338〔k〕のとき、上記Aの値が5E−6〔A〕以
下に設定されていることを特徴とする半導体素子。
At least a gate, a source, and a drain electrode, a gate insulating film, and a first region for forming a channel region.
A semiconductor element comprising: a semiconductor thin film; and a second semiconductor thin film directly connected to the first semiconductor thin film and formed between the source and drain electrodes and the first semiconductor thin film and doped with n + impurities. The gate voltage is a sub-threshold region in the semiconductor device characteristics and the drain current is 1E-10 [A].
In the case of the following region, the leak current Ids flowing between the source electrode and the drain electrode is approximated by the following equation (1), and Ids × L / W = Aexp (−Ea / kT) (1) Ea: activation energy (eV) k: Boltzmann constant T: temperature (k) W / L: semiconductor element size The value of T in the above equation (1) at the above gate voltage is 303.
A semiconductor element, wherein the value of A is set to 5E-6 [A] or less when the value is up to 338 [k].
【請求項2】少なくともゲート、ソース、ドレインの各
電極と、ゲート絶縁膜と、チャネル領域を形成する第1
半導体薄膜と、該第1半導体薄膜に直接接続されて上記
ソースおよびドレイン電極と上記第1半導体薄膜との間
に形成されるn+に不純物ドーピングされた第2半導体
薄膜とを備えた半導体素子において、 上記ゲート電圧が、半導体素子特性におけるサブシュレ
ッショルド領域且つ、ドレイン電流が1E−10〔A〕
以下となる領域に相当する場合、 上記ソース電極とドレイン電極との間に流れるリーク電
流Idsが、以下の(1)式で近似され、 Ids×L/W=Aexp(−Ea/kT) ・・・・・(1) Ea :活性化エネルギー(eV) k :ボルツマン定数 T :温度(k) W/L:半導体素子サイズ 上記ゲート電圧における上記(1)式のEaの値が0.
3〜0.5〔eV〕となる領域で、上記Aの値が5E−
6〔A〕以下に設定されていることを特徴とする半導体
素子。
2. A method according to claim 1, wherein at least each of gate, source and drain electrodes, a gate insulating film, and a first region forming a channel region are formed.
A semiconductor element comprising: a semiconductor thin film; and a second semiconductor thin film directly connected to the first semiconductor thin film and formed between the source and drain electrodes and the first semiconductor thin film and doped with n + impurities. The gate voltage is a sub-threshold region in the semiconductor device characteristics and the drain current is 1E-10 [A].
In the case of the following region, the leak current Ids flowing between the source electrode and the drain electrode is approximated by the following equation (1), and Ids × L / W = Aexp (−Ea / kT) (1) Ea: activation energy (eV) k: Boltzmann constant T: temperature (k) W / L: semiconductor element size The value of Ea in the above equation (1) at the above gate voltage is 0.
In the range of 3 to 0.5 [eV], the value of A is 5E-
A semiconductor element characterized by being set to 6 [A] or less.
【請求項3】上記ソース電極とドレイン電極とのギャッ
プ部に相当する第2半導体薄膜の領域の全部と、上記ギ
ャップ部に相当する第1半導体膜の領域の一部とが除去
されていることを特徴とする請求項1または2記載の半
導体素子。
3. The entirety of a region of the second semiconductor thin film corresponding to a gap between the source electrode and the drain electrode and a part of a region of the first semiconductor film corresponding to the gap are removed. The semiconductor device according to claim 1, wherein:
【請求項4】上記ゲート電圧は、−1〜−5Vであるこ
とを特徴とする請求項1、2または3記載の半導体素
子。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein said gate voltage is -1 to -5 V.
【請求項5】ドレイン電圧は、5〜15Vであることを
特徴とする請求項1、2または3記載の半導体素子。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the drain voltage is 5V to 15V.
【請求項6】上記ゲート絶縁膜の単位面積あたりの容量
は、1〜2E−4〔F/m2 〕であることを特徴とする
請求項1ないし5の何れかに記載の半導体素子。
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein the capacitance per unit area of the gate insulating film is 1 to 2E-4 [F / m 2 ].
【請求項7】絶縁性基板上に、ゲート電極を形成する第
1の工程と、 上記ゲート電極上に、ゲート絶縁膜を形成する第2の工
程と、 上記ゲート絶縁膜上に、半導体層となるチャネル領域を
有する第1半導体薄膜を積層する第3の工程と、 上記第1半導体薄膜上に、コンタクト層となるn+の不
純物をドーピングした第2半導体薄膜を積層する第4の
工程と、 上記第1半導体薄膜および第2半導体薄膜を所定の形状
にパターニングする第5の工程と、 上記第2半導体薄膜上に、ソース電極およびドレイン電
極を形成する第6の工程と、 上記第1半導体薄膜のチャネル領域上の第2半導体薄膜
をエッチングし、上記ソース電極およびドレイン電極の
コンタクト領域を形成する第7の工程とを含む半導体素
子の製造方法において、 少なくとも第7の工程までで製造された半導体素子に対
して反応性の低いガスのプラズマにより、該半導体素子
の表面処理を行うことを特徴とする半導体素子の製造方
法。
7. A first step of forming a gate electrode on an insulating substrate, a second step of forming a gate insulating film on the gate electrode, and forming a semiconductor layer on the gate insulating film. A third step of laminating a first semiconductor thin film having a channel region of: a fourth step of laminating a second semiconductor thin film doped with an n + impurity serving as a contact layer on the first semiconductor thin film; A fifth step of patterning the first semiconductor thin film and the second semiconductor thin film into a predetermined shape; a sixth step of forming a source electrode and a drain electrode on the second semiconductor thin film; A seventh step of etching the second semiconductor thin film on the channel region to form a contact region for the source electrode and the drain electrode. 7. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: performing a surface treatment on the semiconductor device by plasma of a gas having low reactivity with respect to the semiconductor device manufactured in the steps up to 7.
【請求項8】上記プラズマ処理に用いられるガスは、H
2 ,N2 ,NH3 ,He,Ar,O2 のうち少なくとも
1種であることを特徴とする請求項7記載の半導体素子
の製造方法。
8. The gas used for the plasma processing is H
2, N 2, NH 3, He, Ar, a method of manufacturing a semiconductor device according to claim 7, wherein the at least one kind of O 2.
【請求項9】上記プラズマ表面処理は、上記第7の工程
の直後に、該第7の工程のエッチング処理に使用される
エッチング室内で行われることを特徴とする請求項7記
載の半導体素子の製造方法。
9. The semiconductor device according to claim 7, wherein the plasma surface treatment is performed immediately after the seventh step in an etching chamber used for an etching process in the seventh step. Production method.
【請求項10】ドライエッチング後に残留するエッチン
グガス元素および反応生成物を、被エッチング物および
エッチングを行うチャンバから除去するドライエッチン
グ後の処理方法において、 上記被エッチング物に対して反応性の低いガスをプラズ
マ化し、このプラズマガスを用いてドライエッチング後
の被エッチング物およびチャンバの表面を処理すること
を特徴とするドライエッチング後の処理方法。
10. A post-dry etching treatment method for removing an etching gas element and a reaction product remaining after dry etching from an object to be etched and a chamber in which the etching is performed. A plasma etching method, and processing the object to be etched after dry etching and the surface of the chamber using the plasma gas.
【請求項11】上記ドライエッチングと、このドライエ
ッチング後のプラズマ表面処理とを、同一チャンバ内で
連続して行うことを特徴とする請求項10記載のドライ
エッチング後の処理方法。
11. The post-dry-etching treatment method according to claim 10, wherein the dry-etching and the plasma surface treatment after the dry-etching are continuously performed in the same chamber.
【請求項12】上記ドライエッチングと、このドライエ
ッチング後のプラズマ表面処理とを、別々のチャンバ内
で連続して行うことを特徴とする請求項10記載のドラ
イエッチング後の処理方法。
12. The post-dry etching method according to claim 10, wherein the dry etching and the plasma surface treatment after the dry etching are continuously performed in separate chambers.
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Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6372535B1 (en) 1998-02-02 2002-04-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Manufacturing method of a thin film transistor
JP2002158361A (en) * 2000-11-22 2002-05-31 Nec Kagoshima Ltd Manufacturing method of thin-film transistor
US6746963B2 (en) 2001-05-01 2004-06-08 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Method for processing coating film and method for manufacturing semiconductor element with use of the same method
JP2010056542A (en) * 2008-07-31 2010-03-11 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device
JP2010087493A (en) * 2008-09-05 2010-04-15 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Method for manufacturing thin film transistor, and method for manufacturing display device
US9401396B2 (en) 2011-04-19 2016-07-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor device and plasma oxidation treatment method
US9525023B2 (en) 2011-05-24 2016-12-20 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
US9660092B2 (en) 2011-08-31 2017-05-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Oxide semiconductor thin film transistor including oxygen release layer

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011054812A (en) 2009-09-03 2011-03-17 Hitachi Ltd Thin film transistor, and method for manufacturing the same

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6372535B1 (en) 1998-02-02 2002-04-16 Samsung Electronics Co., Ltd. Manufacturing method of a thin film transistor
US6495383B2 (en) 1998-09-03 2002-12-17 Samsung Electronics Co., Ltd. Manufacturing method of a thin film transistor
JP2002158361A (en) * 2000-11-22 2002-05-31 Nec Kagoshima Ltd Manufacturing method of thin-film transistor
US6746963B2 (en) 2001-05-01 2004-06-08 Tokyo Ohka Kogyo Co., Ltd. Method for processing coating film and method for manufacturing semiconductor element with use of the same method
JP2010056542A (en) * 2008-07-31 2010-03-11 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and method of manufacturing semiconductor device
US9496406B2 (en) 2008-07-31 2016-11-15 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method for manufacturing the same
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JP2010087493A (en) * 2008-09-05 2010-04-15 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Method for manufacturing thin film transistor, and method for manufacturing display device
US9401396B2 (en) 2011-04-19 2016-07-26 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor device and plasma oxidation treatment method
US9525023B2 (en) 2011-05-24 2016-12-20 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device
US9660092B2 (en) 2011-08-31 2017-05-23 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Oxide semiconductor thin film transistor including oxygen release layer

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