JP2000208776A - Manufacture of thin-film transistor - Google Patents

Manufacture of thin-film transistor

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JP2000208776A
JP2000208776A JP11011065A JP1106599A JP2000208776A JP 2000208776 A JP2000208776 A JP 2000208776A JP 11011065 A JP11011065 A JP 11011065A JP 1106599 A JP1106599 A JP 1106599A JP 2000208776 A JP2000208776 A JP 2000208776A
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thin film
semiconductor thin
impurities
film
film transistor
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JP11011065A
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Japanese (ja)
Inventor
Kikuo Kaise
喜久夫 貝瀬
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To activate impurities implanted in a semiconductor thin-film, without degrading the characteristics of a thin-film transistor. SOLUTION: A laminated structure is provided, wherein a semiconductor thin film 5, a gate insulating film 3 stacked on its one surface, and a gate electrode 1 stacked on the semiconductor thin film 5 via the gate insulating film 3 are included. Here, a film forming process, where the semiconductor thin film 5 is film-formed on an insulating substrate 0, a crystallizing process where the semiconductor thin film 5 is irradiated with laser beam 50 for crystallization, an implantation process where impurity is implanted in a crystallized semiconductor thin film 5, and an activating process where the semiconductor thin film 5 is heated by a heating method (RTA) using a lamp as heat source for activating the implanted impurity are provided. The implantation process comprises a process, wherein a specified impurity is implanted at specified concentration into the semiconductor thin film 5 for controlling the threshold voltage of a thin-film transistor, and the activating process that uses RTA activates at least the impurity implanted for threshold voltage control.

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】本発明は絶縁基板上に形成さ
れた多結晶シリコンなどの半導体薄膜を活性層とする薄
膜トランジスタの製造方法に関する。例えば、アクティ
ブマトリクス型の表示装置のスイッチング素子として用
いられる薄膜トランジスタの製造方法に関する。より詳
しくは、低温プロセス(例えばプロセス最高温度は60
0℃以下)で作成される薄膜トランジスタの製造方法に
関する。更に詳しくは、薄膜トランジスタの活性層とな
る半導体薄膜に低濃度で注入された不純物の活性化技術
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a thin film transistor using a semiconductor thin film such as polycrystalline silicon formed on an insulating substrate as an active layer. For example, the present invention relates to a method for manufacturing a thin film transistor used as a switching element of an active matrix display device. More specifically, a low-temperature process (for example, a process maximum temperature is 60
0 ° C. or lower). More specifically, the present invention relates to a technique for activating an impurity implanted at a low concentration into a semiconductor thin film serving as an active layer of a thin film transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】アクティブマトリクス型液晶表示装置の
スイッチング素子として薄膜トランジスタが広く用いら
れている。特に、薄膜トランジスタの活性層となる半導
体薄膜には従来から多結晶シリコンが採用されている。
多結晶シリコン薄膜トランジスタは、スイッチング素子
に用いられるばかりでなく、回路素子としても利用で
き、同一基板上にスイッチング素子と合わせて周辺駆動
回路を内蔵できる。又、多結晶シリコン薄膜トランジス
タは微細化が可能なため、画素構造におけるスイッチン
グ素子の占有面積を縮小でき画素の高開口率化が達成で
きる。ところで、従来多結晶シリコン薄膜トランジスタ
は製造工程上プロセス最高温度が1000℃程度に達
し、耐熱性に優れた石英ガラス等が絶縁基板として用い
られていた。製造プロセス上比較的低融点のガラス基板
を使用することは困難であった。しかしながら、液晶表
示装置の低コスト化のためには低融点ガラス材料の使用
が必要不可欠である。そこで、近年プロセス最高温度が
600℃以下になる所謂低温プロセスの開発が進められ
ている。特に、低温プロセスは大型の液晶表示装置を製
造するとき、コスト面から極めて有利になる。
2. Description of the Related Art Thin film transistors are widely used as switching elements in active matrix type liquid crystal display devices. In particular, polycrystalline silicon has been conventionally used as a semiconductor thin film serving as an active layer of a thin film transistor.
The polycrystalline silicon thin film transistor can be used not only as a switching element but also as a circuit element, and a peripheral driving circuit can be built on the same substrate together with the switching element. Further, since the polycrystalline silicon thin film transistor can be miniaturized, the area occupied by the switching element in the pixel structure can be reduced, and a high aperture ratio of the pixel can be achieved. By the way, conventionally, a polycrystalline silicon thin film transistor has a process maximum temperature of about 1000 ° C. in a manufacturing process, and quartz glass or the like having excellent heat resistance has been used as an insulating substrate. It has been difficult to use a glass substrate having a relatively low melting point due to the manufacturing process. However, in order to reduce the cost of the liquid crystal display device, it is essential to use a low melting point glass material. Therefore, in recent years, the development of a so-called low-temperature process in which the maximum process temperature is 600 ° C. or lower has been promoted. In particular, the low-temperature process is extremely advantageous in terms of cost when manufacturing a large-sized liquid crystal display device.

【0003】低温プロセスの一貫として、比較的低温で
不純物の注入が行えるイオンシャワー技術が従来から開
発されている。イオンシャワーでは、質量分離を行うこ
となく電離イオンを大面積の半導体薄膜に一括してイオ
ン注入することができる。しかし、質量非分離型のイオ
ンシャワー装置では、目的とする不純物(ドーパント)
以外のイオン(水素イオン等)も同時に打ち込まれるた
め、1×1014/cm 2 未満の低ドーズ量を正確に制御
することが困難であった。1×1014/cm2以下の低
ドーズ量で不純物を注入することは、薄膜トランジスタ
の閾電圧制御のために必要である。大面積液晶ディスプ
レイの製造、特にアクティブマトリクス型の液晶ディス
プレイに用いられる薄膜トランジスタをプロセス温度6
00℃以下で製造する場合、閾電圧(Vth)を制御す
ることは所望の電気特性を保証する上で必要不可欠であ
る。しかしながら、従来のイオンシャワー方式では低ド
ーズ量を正確に制御することができない。このため、最
近では大面積の絶縁基板上に形成された半導体薄膜に対
して、質量分離を行った不純物イオンを注入できるイオ
ンインプランテーション装置が開発されている。例え
ば、不純物イオンを300乃至600nmのライン状の
ビームに成形しながら質量分離を行なう方法により、6
00×720mm角程度の大型ガラス基板上にも比較的
低ドーズ量でイオン注入を可能にした装置が開発されて
いる。本明細書では、このようなイオンインプランテー
ション装置を用いた低ドーズ量での薄膜トランジスタ閾
電圧制御を目的としたイオンインプランテーションをV
thイオンインプランテーションと呼ぶことにする。な
お、この技術は例えば特開平3−6865号公報に開示
されている。
[0003] As part of the low-temperature process,
Conventionally, ion shower technology that can implant impurities
Has been issued. In ion showers, mass separation
Ionized ions into a large area semiconductor thin film
Can be injected. However, mass non-separable type ion
In the shower device, the target impurities (dopants)
Other ions (hydrogen ions, etc.) are also implanted at the same time
1 × 1014/ Cm TwoPrecise control of low doses below
It was difficult to do. 1 × 1014/ CmTwoLess than
Injecting impurities with a dose
It is necessary for the threshold voltage control. Large area liquid crystal display
Ray manufacturing, especially active matrix liquid crystal displays
The thin film transistor used for the play is processed at a process temperature of 6.
When manufacturing at a temperature of 00 ° C. or less, the threshold voltage (Vth) is controlled.
Is essential to guarantee the desired electrical characteristics.
You. However, the conventional ion shower system has a low dose.
Dose cannot be controlled accurately. For this reason,
In recent years, semiconductor thin films formed on large-area insulating substrates
To be able to implant mass-separated impurity ions.
Implantation devices have been developed. example
If impurity ions are formed in a 300 to 600 nm line shape,
According to the method of performing mass separation while forming into a beam, 6
Even on a large glass substrate of about 00 × 720 mm square
Equipment that enables ion implantation at low dose has been developed
I have. In the present specification, such an ion implanter
Thin film transistor threshold at low dose using
V for ion implantation for voltage control
This is referred to as th ion implantation. What
This technique is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 3-6865.
Have been.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来の低温
プロセスでは、多結晶シリコンからなる半導体薄膜を得
る為所謂レーザアニール法を利用している。まず絶縁基
板の上に非晶質シリコン又は微結晶シリコンを形成した
後、エキシマレーザ光を照射して一旦溶融し、冷却過程
で結晶化を行なっている。レーザアニールは、基板にほ
とんど熱的なダメージを与えることなく半導体薄膜のみ
を選択的に加熱し、非晶質シリコン又は微結晶シリコン
を多結晶シリコンに転換する技術である。ところで、従
来の閾電圧制御用の低濃度不純物注入は薄膜トランジス
タの活性層となる半導体薄膜の結晶化以前に行なってい
た。即ち、非晶質シリコン又は微結晶シリコンの状態に
ある半導体薄膜に不純物をドーピングしている。この
後、半導体薄膜にエキシマレーザ光を照射することで、
結晶化を行なうと同時に不純物を活性化していた。一般
に、半導体薄膜にドーピングされた不純物は活性化を行
なうことで機能するようになる。エキシマレーザ光の照
射によって半導体薄膜が溶融し結晶化する時に、予めド
ーピングされた不純物も溶融結晶内で混ざり、再固化す
る時に結晶構造内に取り込まれるので、比較的効率のよ
い活性化が行なわれていた。しかしながら、半導体薄膜
の結晶化と不純物の活性化を同時に行なうと、目的種だ
けでなく不要な金属元素が混入していた場合には、その
不要な金属元素も強力なレーザ光の照射により活性化す
る為、薄膜トランジスタの特性が劣化する可能性があ
る。
In a conventional low-temperature process, a so-called laser annealing method is used to obtain a semiconductor thin film made of polycrystalline silicon. First, after amorphous silicon or microcrystalline silicon is formed on an insulating substrate, the silicon is once melted by excimer laser light irradiation and then crystallized in a cooling process. Laser annealing is a technique in which only a semiconductor thin film is selectively heated without substantially thermally damaging a substrate, and amorphous silicon or microcrystalline silicon is converted to polycrystalline silicon. By the way, the conventional low-concentration impurity implantation for controlling the threshold voltage is performed before the crystallization of the semiconductor thin film to be the active layer of the thin film transistor. That is, the semiconductor thin film in the state of amorphous silicon or microcrystalline silicon is doped with impurities. Thereafter, by irradiating the semiconductor thin film with excimer laser light,
At the same time as the crystallization, the impurities were activated. Generally, an impurity doped in a semiconductor thin film functions by activation. When the semiconductor thin film is melted and crystallized by excimer laser light irradiation, the pre-doped impurities are also mixed in the molten crystal and incorporated into the crystal structure when re-solidified, so that relatively efficient activation is performed. I was However, if the crystallization of the semiconductor thin film and the activation of impurities are performed simultaneously, not only the target species but also unnecessary metal elements are mixed, and the unnecessary metal elements are activated by irradiation with strong laser light. Therefore, the characteristics of the thin film transistor may be deteriorated.

【0005】[0005]

【課題を解決する為の手段】本発明は上述した従来の技
術の課題を解決するものであり、その目的は薄膜トラン
ジスタの特性を劣化させることなく半導体薄膜に注入さ
れた不純物の活性化を行なうことである。係る目的を達
成する為に以下の手段を講じた。即ち、半導体薄膜と、
その一面に重ねられたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜を
介して半導体薄膜に重ねられたゲート電極とを含む積層
構造を有する薄膜トランジスタの製造方法であって、半
導体薄膜を絶縁基板上に成膜する成膜工程と、該半導体
薄膜にエネルギービームを照射して結晶化する結晶化工
程と、結晶化された該半導体薄膜に不純物を注入する注
入工程と、熱源にランプを用いた加熱法により該半導体
薄膜を加熱して該注入された不純物を活性化する活性化
工程とを行うことを特徴とする。具体的には、前記注入
工程は薄膜トランジスタの閾電圧を制御するために所定
の不純物を所定の濃度で半導体薄膜に注入する工程を含
んでおり、前記活性化工程は少なくとも閾電圧制御用に
注入された不純物を活性化することを特徴とする。さら
には、前記注入工程は薄膜トランジスタのチャネル領域
とドレイン領域の間にドレイン領域より低濃度の不純物
領域を形成するために所定の不純物を所定の濃度で半導
体薄膜に注入する工程を含んでおり、前記活性化工程は
閾電圧制御用に注入された不純物の活性化と同時にチャ
ネル領域とドレイン領域の間に注入された不純物も活性
化することを特徴とする。加えて、前記結晶化工程はレ
ーザ光からなるエネルギービームを照射して半導体薄膜
を一旦溶融した後冷却過程で結晶化を行ない、前記活性
化工程はランプから放射された紫外線を照射して半導体
薄膜を融点以下の温度で加熱し不純物の活性化を行なう
ことを特徴とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and has as its object to activate impurities implanted in a semiconductor thin film without deteriorating the characteristics of a thin film transistor. It is. The following measures were taken to achieve this purpose. That is, a semiconductor thin film,
A method of manufacturing a thin film transistor having a stacked structure including a gate insulating film overlaid on one surface thereof and a gate electrode overlaid on a semiconductor thin film via the gate insulating film, wherein the semiconductor thin film is formed on an insulating substrate. A film forming step, a crystallization step of irradiating the semiconductor thin film with an energy beam to crystallize the semiconductor thin film, an implantation step of implanting impurities into the crystallized semiconductor thin film, and a heating method using a lamp as a heat source. And activating the implanted impurities by heating the thin film. Specifically, the implantation step includes a step of implanting a predetermined impurity into the semiconductor thin film at a predetermined concentration in order to control a threshold voltage of the thin film transistor, and the activation step is performed at least for controlling the threshold voltage. Activated impurities. Further, the implanting step includes implanting a predetermined impurity at a predetermined concentration into the semiconductor thin film to form an impurity region having a lower concentration than the drain region between the channel region and the drain region of the thin film transistor, The activation step is characterized in that the impurities implanted between the channel region and the drain region are activated simultaneously with the activation of the impurities implanted for controlling the threshold voltage. In addition, the crystallization step irradiates an energy beam composed of a laser beam to once melt the semiconductor thin film and then performs crystallization in a cooling process. The activation step irradiates ultraviolet light radiated from a lamp to emit the semiconductor thin film. Is heated at a temperature lower than the melting point to activate the impurities.

【0006】本発明によれば、非晶質シリコン又は微結
晶シリコンなどからなる半導体薄膜にエキシマレーザ光
などのエネルギービームを照射して結晶化を行なった後
に、閾電圧調整用の不純物を注入している。この後、熱
源にランプを用いた加熱法により半導体薄膜を加熱して
不純物を活性化する。紫外線ランプを用いた所謂急速加
熱法(RTA)はエキシマレーザ光を用いたアニール
(ELA)に比べ、エネルギー密度が低く、半導体薄膜
を溶融することなく不純物を活性化できる。従って、目
的種以外の不要な金属元素を不必要に活性化させる恐れ
が少なく、閾電圧調整用に選んだ不純物を効果的に活性
化可能である。
According to the present invention, a semiconductor thin film made of amorphous silicon or microcrystalline silicon is irradiated with an energy beam such as an excimer laser beam to crystallize the semiconductor thin film, and then an impurity for adjusting a threshold voltage is implanted. ing. Thereafter, the semiconductor thin film is heated by a heating method using a lamp as a heat source to activate the impurities. The so-called rapid heating method (RTA) using an ultraviolet lamp has a lower energy density than the annealing (ELA) using excimer laser light, and can activate impurities without melting the semiconductor thin film. Therefore, there is little possibility that unnecessary metal elements other than the target species are unnecessarily activated, and impurities selected for adjusting the threshold voltage can be effectively activated.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態を詳細に説明する。図1は、本発明に係る薄膜ト
ランジスタの製造方法の第一実施形態を示す工程図であ
る。尚、本実施形態では便宜上nチャネル型の薄膜トラ
ンジスタの製造方法を示すが、pチャネル型でも不純物
種(ドーパント種)を変えるだけで全く同様である。こ
こでは、ボトムゲート構造の薄膜トランジスタの製造方
法を示す。まず(a)に示す様に、ガラスなどからなる
絶縁基板0の上にAl,Ta,Mo,W,Cr,Cu又
はこれらの合金を100乃至200nmの厚みで形成
し、パタニングしてゲート電極1に加工する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a process chart showing a first embodiment of a method for manufacturing a thin film transistor according to the present invention. In this embodiment, a method of manufacturing an n-channel type thin film transistor is described for convenience, but the same applies to a p-channel type thin film transistor only by changing the impurity species (dopant species). Here, a method for manufacturing a thin film transistor having a bottom gate structure is described. First, as shown in (a), Al, Ta, Mo, W, Cr, Cu or an alloy thereof is formed on an insulating substrate 0 made of glass or the like to a thickness of 100 to 200 nm, and is patterned to form a gate electrode 1. Process into

【0008】次いで(b)に示す様に、ゲート電極1の
上にゲート絶縁膜を形成する。本実施形態では、ゲート
絶縁膜はゲート窒化膜2(SiNx )/ゲート酸化膜3
(SiO2 )の二層構造を用いた。ゲート窒化膜2はS
iH4 ガスとNH3 ガスの混合物を原料気体として用
い、プラズマCVD法(PCVD法)で成膜した。尚、
プラズマCVDに代えて常圧CVDあるいは減圧CVD
を用いてもよい。本実施形態では、ゲート窒化膜2を5
0nmの厚みで堆積した。ゲート窒化膜2の成膜に連続
して、ゲート酸化膜3を約200nmの厚みで成膜す
る。更にゲート酸化膜3の上に連続的に非晶質シリコン
からなる半導体薄膜5を約30乃至80nmの厚みで成
膜した。二層構造のゲート絶縁膜と非晶質半導体薄膜5
は成膜チャンバの真空系を破らず連続成膜した。以上の
成膜でプラズマCVD法を用いた場合には、400乃至
450℃の温度で窒素雰囲気中1時間程度加熱処理を行
ない、非晶質の半導体薄膜5に含有されていた水素を放
出する所謂脱水素アニールを行なう。尚、プラズマCV
D法の場合、成膜条件を変えて、非晶質シリコンの代わ
りに微結晶シリコンを堆積してもよい。あるいは、この
成膜工程では、プラズマCVD法の代わりに減圧CVD
法により非晶質シリコン又は比較的粒径の小さな多結晶
シリコンを成膜してもよい。この後、レーザ光50を照
射し、非晶質もしくは微結晶の半導体薄膜5を結晶化す
る。レーザ光50としてはエキシマレーザビームを用い
ることができる。所謂レーザアニールは600℃以下の
プロセス温度で半導体薄膜を結晶化する為の有力な手段
である。本実施形態では、パルス状に励起され且つ矩形
状又は帯状に整形されたレーザ光50を半導体薄膜5に
照射して結晶化を行なう。
Next, as shown in FIG. 1B, a gate insulating film is formed on the gate electrode 1. In the present embodiment, the gate insulating film is a gate nitride film 2 (SiN x ) / gate oxide film 3
A (SiO 2 ) two-layer structure was used. The gate nitride film 2 is made of S
A film was formed by a plasma CVD method (PCVD method) using a mixture of iH 4 gas and NH 3 gas as a source gas. still,
Atmospheric pressure CVD or reduced pressure CVD instead of plasma CVD
May be used. In the present embodiment, the gate nitride film 2 is
Deposited at a thickness of 0 nm. Subsequent to the formation of the gate nitride film 2, a gate oxide film 3 is formed with a thickness of about 200 nm. Further, a semiconductor thin film 5 made of amorphous silicon was continuously formed on the gate oxide film 3 to a thickness of about 30 to 80 nm. Double-layered gate insulating film and amorphous semiconductor thin film 5
Formed a continuous film without breaking the vacuum system of the film forming chamber. When the plasma CVD method is used for the above film formation, a so-called heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere at a temperature of 400 to 450 ° C. for about 1 hour to release hydrogen contained in the amorphous semiconductor thin film 5. Dehydrogenation annealing is performed. In addition, plasma CV
In the case of the method D, microcrystalline silicon may be deposited instead of amorphous silicon by changing film forming conditions. Alternatively, in this film forming step, low pressure CVD is used instead of the plasma CVD method.
Amorphous silicon or polycrystalline silicon having a relatively small particle size may be formed by a method. Thereafter, a laser beam 50 is irradiated to crystallize the amorphous or microcrystalline semiconductor thin film 5. An excimer laser beam can be used as the laser beam 50. So-called laser annealing is an effective means for crystallizing a semiconductor thin film at a process temperature of 600 ° C. or less. In the present embodiment, crystallization is performed by irradiating the semiconductor thin film 5 with laser light 50 that is excited in a pulse shape and shaped into a rectangular shape or a band shape.

【0009】次に(c)に示す様に、薄膜トランジスタ
の閾電圧(Vth)を制御する目的で、Vthイオンイ
ンプランテーションを行なう。本例では、B+をドーズ
量が1×1012乃至6×1012/cm2 程度でイオン注
入した。この時の加速電圧は例えば10keV程度であ
る。この後、半導体薄膜5を各薄膜トランジスタの素子
領域に合わせてパタニングする。
Next, as shown in FIG. 1C, Vth ion implantation is performed for the purpose of controlling the threshold voltage (Vth) of the thin film transistor. In this example, B + is ion-implanted at a dose of about 1 × 10 12 to 6 × 10 12 / cm 2 . The acceleration voltage at this time is, for example, about 10 keV. After that, the semiconductor thin film 5 is patterned according to the element region of each thin film transistor.

【0010】続いて、前工程(b)で結晶化され且つ閾
電圧調整用の不純物が注入された半導体薄膜5の上に、
例えばプラズマCVD法でSiO2 を約100nm乃至
300nmの厚みで形成する。このSiO2 を所定の形
状にパタニングしてエッチングストッパー膜6に加工す
る。この場合、裏面露光技術を用いてゲート電極1と整
合する様にエッチングストッパー膜6をパタニングして
いる。エッチングストッパー膜6の直下に位置する多結
晶半導体薄膜5の部分はチャネル領域Chとして保護さ
れる。前述した様に、チャネル領域Chには予めVth
イオンインプランテーションによりB+イオンが比較的
低ドーズ量で注入されている。続いて、エッチングスト
ッパー膜6をマスクとしてイオンドーピングにより不純
物(例えばP+イオン)を半導体薄膜5に注入し、LD
D領域を形成する。この時のドーズ量は、例えば6×1
12乃至5×1013/cm2 である。更にストッパー膜
6及びその両側のLDD領域を被覆する様にフォトレジ
ストをパタニング形成した後、これをマスクとして不純
物(例えばP+イオン)を高濃度で注入し、ソース領域
S及びドレイン領域Dを形成する。不純物注入には、例
えばイオンドーピング(イオンシャワー)を用いること
ができる。これは質量分離をかけることなく電界加速で
不純物を注入するものであり、本実施例では1×1015
/cm2 程度のドーズ量で不純物を注入し、ソース領域
S及びドレイン領域Dを形成した。尚、図示しないが、
pチャネルの薄膜トランジスタを形成する場合には、n
チャネル型薄膜トランジスタの領域をフォトレジストで
被覆した後、不純物をP+イオンからB+イオンに切り
換えドーズ量1×1015/cm2 程度でイオンドーピン
グすればよい。尚、ここでは質量分離型のイオンインプ
ランテーション装置を用いて不純物を注入してもよい。
Subsequently, on the semiconductor thin film 5 crystallized in the previous step (b) and implanted with impurities for adjusting the threshold voltage,
For example, SiO 2 is formed with a thickness of about 100 nm to 300 nm by a plasma CVD method. This SiO 2 is patterned into a predetermined shape and processed into an etching stopper film 6. In this case, the etching stopper film 6 is patterned so as to be aligned with the gate electrode 1 using a backside exposure technique. The portion of the polycrystalline semiconductor thin film 5 located immediately below the etching stopper film 6 is protected as a channel region Ch. As described above, the channel region Ch has Vth
B + ions are implanted at a relatively low dose by ion implantation. Subsequently, impurities (for example, P + ions) are implanted into the semiconductor thin film 5 by ion doping using the etching stopper film 6 as a mask, and LD
A D region is formed. The dose at this time is, for example, 6 × 1
0 12 to 5 × 10 13 / cm 2 . Further, after a photoresist is formed by patterning so as to cover the stopper film 6 and the LDD regions on both sides thereof, impurities (for example, P + ions) are implanted at a high concentration using the photoresist as a mask to form a source region S and a drain region D. . For impurity implantation, for example, ion doping (ion shower) can be used. This is to implant impurities by electric field acceleration without applying mass separation, and in this embodiment, 1 × 10 15
An impurity was implanted at a dose of about / cm 2 to form a source region S and a drain region D. Although not shown,
When forming a p-channel thin film transistor, n
After covering the region of the channel type thin film transistor with the photoresist, the impurities may be switched from P + ions to B + ions and ion-doped with a dose of about 1 × 10 15 / cm 2 . Here, the impurities may be implanted using a mass separation type ion implantation apparatus.

【0011】この後RTA60により、多結晶半導体薄
膜5に注入された不純物を活性化する。尚、この不純物
には閾電圧調整用のB+イオン、LDD領域に注入され
たP+イオン及びソース領域Sとドレイン領域Dに高濃
度で注入されたP+イオンが含まれる。全ての不純物は
ここでRTA60により一括して活性化される。但し、
本発明はこれに限られるものではなく、各不純物が注入
された段階でそれぞれRTA60により活性化を図って
もよい。従来、活性化処理にはエキシマレーザを用いた
レーザ活性化アニールが行なわれていた。本発明ではこ
れに代えて急速加熱法(RTA)を用いて不純物の活性
化を行なっている。RTA60は紫外線領域の波長を持
つ光を多結晶半導体薄膜5に短時間照射することにより
不純物の活性化を行なうものである。RTAは加熱温度
の均一性に優れる為、LDD領域の電気抵抗ばらつきが
抑えられ、スループットもエキシマレーザを用いたレー
ザ活性化アニールより速いという利点がある。レーザ活
性化アニールではエキシマレーザのパルスを走査しなが
らガラス基板に照射するのに対し、RTAではアークラ
ンプから放射した紫外線を極短時間(例えば1秒程度)
瞬間的にガラス基板に照射して、多結晶半導体薄膜5を
急速加熱する。RTA60による半導体薄膜5の温度上
昇は高々1100℃程度であり、シリコンの融点である
1400℃を遙かに下回る。従って、RTAによる活性
化は半導体薄膜5の溶融を伴わないので、不要な混入金
属元素まで余分に活性化することはない。
Thereafter, the impurities implanted into polycrystalline semiconductor thin film 5 are activated by RTA 60. The impurities include B + ions for adjusting the threshold voltage, P + ions implanted into the LDD region, and P + ions implanted into the source region S and the drain region D at a high concentration. All impurities are now activated collectively by RTA 60. However,
The present invention is not limited to this, and may be activated by the RTA 60 at the stage when each impurity is implanted. Conventionally, laser activation annealing using an excimer laser has been performed for the activation process. In the present invention, the impurity is activated by using a rapid heating method (RTA) instead. The RTA 60 activates impurities by irradiating the polycrystalline semiconductor thin film 5 with light having a wavelength in the ultraviolet region for a short time. Since the RTA has excellent heating temperature uniformity, there is an advantage that variation in electric resistance in the LDD region is suppressed and throughput is faster than laser activation annealing using an excimer laser. In laser activation annealing, a glass substrate is irradiated while scanning with an excimer laser pulse, whereas in RTA, ultraviolet light emitted from an arc lamp is used for a very short time (for example, about 1 second).
The glass substrate is instantaneously irradiated to rapidly heat the polycrystalline semiconductor thin film 5. The temperature rise of the semiconductor thin film 5 due to the RTA 60 is at most about 1100 ° C., which is far below the melting point of silicon, 1400 ° C. Therefore, since activation by RTA does not involve melting of the semiconductor thin film 5, unnecessary activation of unnecessary mixed metal elements does not occur.

【0012】最後に(d)に示す様に、SiO2 を約2
00nmの厚みで成膜し、層間絶縁膜7とする。層間絶
縁膜7の形成後、SiNx をプラズマCVD法で約20
0乃至400nm成膜し、パシベーション膜(キャップ
膜)8とする。この段階で窒素ガス又はフォーミングガ
ス中又は真空雰囲気下で350℃程度の加熱処理を1時
間行ない、層間絶縁膜7に含まれる水素原子を半導体薄
膜5中に拡散させる。なお上述の水素化の前に、コンタ
クトホールを層間絶縁膜7に開口し、Mo,Alなどを
200乃至400nmの厚みでスパッタし、所定の形状
にパタニングして配線電極9に加工しておく。更に、ア
クリル樹脂などから成る平坦化層10をパシベーション
膜8の上に1μm程度の厚みで塗布した後別のコンタク
トホールを開口する。平坦化層10の上にITOやIX
Oなどからなる透明導電膜をスパッタした後、所定の形
状にパタニングして画素電極11に加工する。
[0012] As shown in the last (d), the the SiO 2 about 2
The interlayer insulating film 7 is formed with a thickness of 00 nm. After the formation of the interlayer insulating film 7, SiN x is applied for about 20
A film having a thickness of 0 to 400 nm is formed as a passivation film (cap film) 8. At this stage, heat treatment at about 350 ° C. is performed for 1 hour in a nitrogen gas, a forming gas, or a vacuum atmosphere to diffuse hydrogen atoms contained in the interlayer insulating film 7 into the semiconductor thin film 5. Before the above-described hydrogenation, a contact hole is opened in the interlayer insulating film 7, Mo, Al, or the like is sputtered to a thickness of 200 to 400 nm, patterned into a predetermined shape, and processed into the wiring electrode 9. Further, after a flattening layer 10 made of an acrylic resin or the like is applied on the passivation film 8 to a thickness of about 1 μm, another contact hole is opened. ITO or IX on the flattening layer 10
After sputtering a transparent conductive film made of O or the like, it is patterned into a predetermined shape and processed into the pixel electrode 11.

【0013】図2は、上述した急速加熱法に用いるRT
A装置を示している。RTAは波長が240乃至400
nmの紫外光を瞬間的(約1秒)にガラス等からなる絶
縁基板0に照射することにより、基板自体にダメージを
与えることなく高温熱処理を可能にする技術である。図
示するように、絶縁基板0は赤外線ランプ等からなる赤
外線加熱器71乃至73が配されたゾーン1乃至ゾーン
3で段階的に予備加熱(徐熱)される。この絶縁基板0
を所定の速度で搬送し、上下をXeアークランプ81で
挟まれたRTAユニットに送り込む。各アークランプ8
1は反射板82でカバーされているとともに、その近傍
には制御用の放射温度計83が配されている。ガラス等
からなる絶縁基板0に形成された半導体薄膜はアークラ
ンプ81から発した紫外光を吸収し、短時間に1000
℃程度まで加熱される。RTAユニット通過後、絶縁基
板0はやはり赤外線加熱器74が配された冷却用のゾー
ン4に搬送され、ここで徐冷される。プロセス温度はR
TAユニットの直前及び直後に配された放射温度計83
で測定する。RTAのプロセス温度は、RTAユニット
内のXeアークランプ81の出力(パワー)、余熱処理
ゾーンに配された赤外線加熱器71乃至73のパワー、
絶縁基板0の搬送速度の3つのパラメータで決まる。R
TAの条件は、使用するガラス材料の材質、ガラスの板
厚、基板サイズ等により最適パラメータが異なる。最適
条件から外れると、絶縁基板0内での温度勾配が大きく
なり、絶縁基板0の熱収縮を招いたりする。
FIG. 2 shows an RT used in the rapid heating method described above.
A device is shown. RTA has a wavelength of 240 to 400
This is a technology that enables high-temperature heat treatment without damaging the substrate itself by irradiating ultraviolet light of nm instantaneously (about 1 second) to the insulating substrate 0 made of glass or the like. As shown in the drawing, the insulating substrate 0 is preheated (gradually heated) stepwise in zones 1 to 3 in which infrared heaters 71 to 73 including infrared lamps or the like are arranged. This insulating substrate 0
Is transported at a predetermined speed, and is sent to an RTA unit sandwiched between Xe arc lamps 81 at the top and bottom. Each arc lamp 8
Numeral 1 is covered by a reflection plate 82, and a radiation thermometer 83 for control is arranged in the vicinity thereof. The semiconductor thin film formed on the insulating substrate 0 made of glass or the like absorbs ultraviolet light emitted from the
Heated to about ° C. After passing through the RTA unit, the insulating substrate 0 is also transported to the cooling zone 4 where the infrared heater 74 is arranged, where it is gradually cooled. Process temperature is R
Radiation thermometer 83 arranged immediately before and after the TA unit
Measure with The process temperature of the RTA is determined by the output (power) of the Xe arc lamp 81 in the RTA unit, the power of the infrared heaters 71 to 73 arranged in the residual heat treatment zone,
The transfer speed of the insulating substrate 0 is determined by three parameters. R
The optimum conditions for the TA conditions vary depending on the material of the glass material used, the thickness of the glass, the size of the substrate, and the like. If the optimum conditions are not satisfied, the temperature gradient in the insulating substrate 0 becomes large, and the insulating substrate 0 may be thermally contracted.

【0014】図3は、本発明に係る薄膜トランジスタの
製造方法の第二実施形態を示す工程図である。第一実施
形態と異なり、本実施形態はトップゲート構造の薄膜ト
ランジスタを作成している。まず(a)に示す様に、絶
縁基板0の上にバッファ層となる二層の下地膜6a,6
bをプラズマCVD法により連続成膜する。一層目の下
地膜6aはSiNx からなり、この膜厚は100乃至2
00nmである。又、二層目の下地膜6bはSiO2
らなり、その膜厚は同じく100nm乃至200nmで
ある。このSiO2 からなる下地膜6bの上に非晶質シ
リコンからなる半導体薄膜5を約30乃至80nmの厚
みでプラズマCVD法もしくはLPCVD法により成膜
する。ここで、ガラスなどからなる絶縁基板0の大きさ
は600×720mm2 である。非晶質シリコンからな
る半導体薄膜5の成膜にプラズマCVD法を用いた場合
には、膜中の水素を脱離させる為に、窒素雰囲気中で4
00℃乃至450℃1時間程度のアニールを行なう。次
いでレーザ光50を照射して非晶質シリコンを結晶化さ
せ多結晶シリコンに転換する。
FIG. 3 is a process chart showing a second embodiment of the method for manufacturing a thin film transistor according to the present invention. Unlike the first embodiment, this embodiment forms a thin film transistor having a top gate structure. First, as shown in (a), two layers of base films 6a and 6 serving as buffer layers are formed on an insulating substrate 0.
b is continuously formed by a plasma CVD method. The first underlayer 6a is made of SiN x and has a thickness of 100 to 2 nm.
00 nm. The second underlayer 6b is made of SiO 2 and has a thickness of 100 to 200 nm. A semiconductor thin film 5 made of amorphous silicon is formed on the base film 6b made of SiO 2 by plasma CVD or LPCVD to a thickness of about 30 to 80 nm. Here, the size of the insulating substrate 0 made of glass or the like is 600 × 720 mm 2 . When the plasma CVD method is used to form the semiconductor thin film 5 made of amorphous silicon, the film is deposited in a nitrogen atmosphere to remove hydrogen from the film.
Anneal at about 00 ° C. to 450 ° C. for about 1 hour. Then, the amorphous silicon is crystallized by irradiation with a laser beam 50 to be converted into polycrystalline silicon.

【0015】続いて(b)に示す様に、多結晶シリコン
に転換された半導体薄膜5をアイランド状にパタニング
する。この上に、プラズマCVD法、常圧CVD法、減
圧CVD法、ECR−CVD法、スパッタ法などでSi
2 を50乃至400nm成長させ、ゲート絶縁膜3と
する。ここで、Vthイオンインプランテーションを行
ない、B+イオンを例えばドーズ量0.5×1012乃至
4 ×1012/cm2 程度で半導体薄膜5に注入する。こ
の場合の加速電圧は80KeV程度である。尚、このV
thイオンインプランテーションはゲート絶縁膜3の成
膜前に行なってもよい。この様にしてVthイオンイン
プランテーションを行なった後、熱源にランプを用いた
加熱法により半導体薄膜5を加熱して(RTA60)注
入された不純物を活性化する。
Subsequently, as shown in FIG. 1B, the semiconductor thin film 5 converted into polycrystalline silicon is patterned in an island shape. On this, Si is formed by plasma CVD, normal pressure CVD, low pressure CVD, ECR-CVD, sputtering, etc.
O 2 is grown to 50 to 400 nm to form a gate insulating film 3. Here, Vth ion implantation is performed to remove B + ions from, for example, a dose of 0.5 × 10 12 to
It is implanted into the semiconductor thin film 5 at about 4 × 10 12 / cm 2 . The acceleration voltage in this case is about 80 KeV. In addition, this V
The th ion implantation may be performed before the gate insulating film 3 is formed. After performing Vth ion implantation in this manner, the semiconductor thin film 5 is heated by a heating method using a lamp as a heat source (RTA 60) to activate the implanted impurities.

【0016】次いで(c)に示す様に、ゲート絶縁膜3
の上にAl,Ti,Mo,W,Ta,ドープト多結晶シ
リコンなど、あるいはこれらの合金を200乃至800
nmの厚みで成膜し、所定の形状にパタニングしてゲー
ト電極1に加工する。次いでP+イオンを質量分離を用
いたイオン注入法で半導体薄膜5に注入し、LDD領域
を設ける。このイオン注入はゲート電極1をマスクとし
て絶縁基板0の全面に対して行なう。ドーズ量は6×1
12乃至5×1013/cm2 であり、一般には1×10
14/cm2 以下の低濃度である。尚、ゲート電極1の直
下に位置するチャネル領域Chは保護されており、Vt
hイオンインプランテーションで予め注入され且つRT
A60で活性化されたB+イオンがそのまま保持されて
いる。LDD領域に対するイオン注入後、ゲート電極1
とその周囲を被覆する様にレジストパタンを形成し、P
+イオンを質量非分離型のイオンシャワードーピング法
で高濃度に注入し、ソース領域S及びドレイン領域Dを
形成する。この場合のドーズ量は例えば1×1015/c
2 程度である。ドーピングガスには水素希釈の20%
PH3 ガスを用いた。CMOS回路を形成する場合に
は、pチャネル薄膜トランジスタ用のレジストパタンを
形成後、ドーピングガスを5%乃至20%のB 26
2 ガス系に切り換え、ドーズ量1×1015乃至3×1
15/cm2程度でイオン注入すればよい。尚、ソース
領域S及びドレイン領域Dの形成は質量分離型のイオン
注入装置を用いてもよい。この後、半導体薄膜5に注入
されたドーパントの活性化工程となる。この活性化処理
は第一実施形態と同様に、RTA60を用いることがで
きる。本実施形態では、RTA60を二回行なってお
り、それぞれ閾電圧調整用の不純物の活性化と、LDD
領域及びソース領域Sとドレイン領域Dに注入された不
純物の活性化を行なっている。
Next, as shown in FIG.
, Ti, Mo, W, Ta, doped polycrystalline silicon
Recon or other alloys of 200 to 800
film with a thickness of nm,
The electrode 1 is processed. Next, P + ions are used for mass separation.
Into the semiconductor thin film 5 by the ion implantation method,
Is provided. This ion implantation is performed using the gate electrode 1 as a mask.
To the entire surface of the insulating substrate 0. Dose amount is 6 × 1
012~ 5 × 1013/ CmTwo And generally 1 × 10
14/ CmTwo The following low concentration. Note that the gate electrode 1
The underlying channel region Ch is protected and Vt
Pre-implanted at RT and at RT
B + ion activated in A60 is held as it is
I have. After ion implantation into the LDD region, the gate electrode 1
And a resist pattern is formed so as to cover the periphery thereof,
+ Ion non-mass separation type ion shower doping method
And the source region S and the drain region D are implanted at a high concentration.
Form. The dose in this case is, for example, 1 × 1015/ C
mTwo It is about. 20% of hydrogen dilution in doping gas
PHThree Gas was used. When forming CMOS circuits
Uses a resist pattern for p-channel thin film transistors.
After formation, doping gas is doped with 5% to 20% B Two H6 /
HTwo Switch to gas system, dose 1 × 1015Or 3 × 1
015/ CmTwoIon implantation may be performed to the degree. The source
The formation of the region S and the drain region D is performed by mass separation type ions.
An injection device may be used. After that, the semiconductor thin film 5 is injected.
This is the step of activating the dopant. This activation process
Can use the RTA 60 as in the first embodiment.
Wear. In this embodiment, RTA 60 is performed twice.
Activation of the impurity for adjusting the threshold voltage and LDD
Region and the source region S and the drain region D
The activation of the pure substance is performed.

【0017】この後(d)に示す様に、ゲート電極1を
被覆する様にSiO2 からなる層間絶縁膜7を約600
nmの厚みで成膜する。この層間絶縁膜7にコンタクト
ホールを開口し、その上にMo,Alなどをスパッタリ
ングで成膜した後所定の形状にパタニングして配線電極
9に加工する。この配線電極9を被覆する様にSiN x
をプラズマCVD法で約100乃至400nm堆積しパ
シベーション膜(キャップ膜)8とする。この段階で窒
素ガス中350℃の温度下1時間程度アニールし、層間
絶縁膜7に含有された水素を半導体薄膜5中に拡散させ
る。更にアクリル樹脂などからなる平坦化層10を約1
μmの厚みで塗工後、これにコンタクトホールを開口す
る。平坦化層10の上にITOやIXOなどから透明導
電膜をスパッタリングし、所定の形状にパタニングして
画素電極11に加工する。
Thereafter, as shown in FIG.
SiO to coverTwo The interlayer insulating film 7 made of
The film is formed with a thickness of nm. Contact this interlayer insulating film 7
Open a hole and sputter Mo, Al, etc. on it.
After forming a film by patterning,
Process into 9 SiN so as to cover this wiring electrode 9 x 
Is deposited to a thickness of about 100 to 400 nm by a plasma CVD method.
The passivation film (cap film) 8 is used. At this stage
Anneal for about 1 hour at 350 ° C in raw gas
The hydrogen contained in the insulating film 7 is diffused into the semiconductor thin film 5
You. Further, the flattening layer 10 made of an acrylic resin or the like is formed by about 1
After coating with a thickness of μm, open a contact hole in this
You. Transparent conductive from ITO, IXO, etc. on the planarization layer 10
Sputter the electrolytic film and pattern it into a predetermined shape
The pixel electrode 11 is processed.

【0018】最後に、図4を参照して第一実施形態又は
第二実施形態で製造した薄膜トランジスタを用いたアク
ティブマトリクス型表示装置の一例を説明する。図示す
るように、本表示装置は一対の絶縁基板101,102
と両者の間に保持された電気光学物質103とを備えた
パネル構造を有する。電気光学物質103としては、例
えば液晶材料を用いる。下側の絶縁基板101には画素
アレイ部104と駆動回路部とが集積形成されている。
駆動回路部は垂直駆動回路105と水平駆動回路106
とに分かれている。又、絶縁基板101の周辺部上端に
は外部接続用の端子部107が形成されている。端子部
107は配線108を介して垂直駆動回路105及び水
平駆動回路106に接続している。画素アレイ部104
には行状のゲート配線109と列状の信号配線110が
形成されている。両配線の交差部には画素電極111と
これを駆動する薄膜トランジスタ112が形成されてい
る。薄膜トランジスタ112のゲート電極は対応するゲ
ート配線109に接続され、ドレイン領域は対応する画
素電極111に接続され、ソース領域は対応する信号配
線110に接続している。ゲート配線109は垂直駆動
回路105に接続する一方、信号配線110は水平駆動
回路106に接続している。画素電極111をスイッチ
ング駆動する薄膜トランジスタ112及び垂直駆動回路
105と水平駆動回路106に含まれる薄膜トランジス
タは、本発明に従って作成されたものである。これらの
薄膜トランジスタは、半導体薄膜と、その一面に重ねら
れたゲート絶縁膜と、ゲート絶縁膜を介して半導体薄膜
に重ねられたゲート電極とを含む積層構造を有してい
る。半導体薄膜は、絶縁基板101に成膜された後レー
ザ光などエネルギービームの照射を受けて結晶化されて
おり、結晶化された半導体薄膜に注入された不純物は、
熱源にランプを用いた急速加熱法により活性化されてい
る。
Finally, an example of an active matrix type display device using the thin film transistor manufactured in the first embodiment or the second embodiment will be described with reference to FIG. As shown in the drawing, this display device has a pair of insulating substrates 101 and 102.
And a electro-optical substance 103 held between them. As the electro-optical material 103, for example, a liquid crystal material is used. On the lower insulating substrate 101, a pixel array section 104 and a drive circuit section are integrally formed.
The drive circuit section includes a vertical drive circuit 105 and a horizontal drive circuit 106
And divided into A terminal 107 for external connection is formed at the upper end of the peripheral portion of the insulating substrate 101. The terminal portion 107 is connected to a vertical drive circuit 105 and a horizontal drive circuit 106 via a wiring 108. Pixel array unit 104
, A row-shaped gate wiring 109 and a column-shaped signal wiring 110 are formed. A pixel electrode 111 and a thin film transistor 112 for driving the pixel electrode 111 are formed at the intersection of the two wires. The gate electrode of the thin film transistor 112 is connected to the corresponding gate wiring 109, the drain region is connected to the corresponding pixel electrode 111, and the source region is connected to the corresponding signal wiring 110. The gate wiring 109 is connected to the vertical driving circuit 105, while the signal wiring 110 is connected to the horizontal driving circuit 106. The thin film transistor 112 for switching and driving the pixel electrode 111 and the thin film transistors included in the vertical drive circuit 105 and the horizontal drive circuit 106 are formed according to the present invention. These thin film transistors have a laminated structure including a semiconductor thin film, a gate insulating film overlaid on one surface thereof, and a gate electrode overlaid on the semiconductor thin film via the gate insulating film. The semiconductor thin film is crystallized by being irradiated with an energy beam such as a laser beam after being formed on the insulating substrate 101, and impurities implanted in the crystallized semiconductor thin film are
It is activated by a rapid heating method using a lamp as a heat source.

【0019】[0019]

【発明の効果】以上説明した様に、本発明によれば、レ
ーザアニールにより半導体薄膜を結晶化した後、閾電圧
調整などを目的とした不純物を注入し、ランプを用いた
急速加熱法(RTA)でその活性化を図っている。従来
の様に、レーザ光で結晶化と活性化を同時に行なうに
は、不純物が存在する領域を全て溶融する必要があり、
この為半導体薄膜の膜厚を大きくすることはできなかっ
た。これに対し、本発明では活性化の際RTAを用いて
おり半導体薄膜を溶融する必要がないので、その膜厚を
大きくすることも可能である。又、RTAは余り高温に
ならないので、ドーピング時混入した目的種以外の金属
元素を不要に活性化する恐れがない。加えて、従来の様
に結晶化と活性化をレーザアニールで同時に行なうと、
エネルギーのばらつきによって結晶粒のサイズが変わる
ばかりでなく、活性化率も変わってしまい、薄膜トラン
ジスタの動作特性上のばらつきが大きくなる。これに対
し、本発明ではレーザアニールによる結晶化とランプア
ニールによる活性化を分けているので、薄膜トランジス
タの動作特性に現れるばらつきが従来に比べ小さい。
As described above, according to the present invention, after a semiconductor thin film is crystallized by laser annealing, impurities for adjusting a threshold voltage or the like are implanted, and a rapid heating method (RTA) using a lamp is performed. ) Is trying to activate it. In order to simultaneously perform crystallization and activation with laser light as in the past, it is necessary to melt all regions where impurities exist,
For this reason, the thickness of the semiconductor thin film could not be increased. On the other hand, in the present invention, RTA is used at the time of activation, and it is not necessary to melt the semiconductor thin film. Therefore, it is possible to increase the film thickness. Further, since the RTA does not reach a very high temperature, there is no fear that metal elements other than the target species mixed during doping are unnecessarily activated. In addition, if crystallization and activation are performed simultaneously by laser annealing as in the past,
Not only does the size of the crystal grains change due to the variation in energy, but also the activation rate changes, and the variation in the operating characteristics of the thin film transistor increases. On the other hand, in the present invention, the crystallization by laser annealing and the activation by lamp annealing are separated, so that the variation appearing in the operation characteristics of the thin film transistor is smaller than in the prior art.

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

【図1】本発明に係る薄膜トランジスタの製造方法の第
一実施形態を示す工程図である。
FIG. 1 is a process chart showing a first embodiment of a method for manufacturing a thin film transistor according to the present invention.

【図2】本発明の実施に用いられる急速加熱装置を示す
概念図である。
FIG. 2 is a conceptual diagram showing a rapid heating device used for carrying out the present invention.

【図3】本発明に係る薄膜トランジスタの製造方法の第
二実施形態を示す工程図である。
FIG. 3 is a process diagram showing a second embodiment of the method for manufacturing a thin film transistor according to the present invention.

【図4】本発明の応用例であるアクティブマトリクス型
表示装置の一例を示す斜視図である。
FIG. 4 is a perspective view showing an example of an active matrix type display device which is an application example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

0・・・絶縁基板、1・・・ゲート電極、2・・・ゲー
ト窒化膜、3・・・ゲート酸化膜、5・・・半導体薄
膜、7・・・層間絶縁膜、11・・・画素電極、50・
・・レーザ光、60・・・RTA
0: insulating substrate, 1: gate electrode, 2: gate nitride film, 3: gate oxide film, 5: semiconductor thin film, 7: interlayer insulating film, 11: pixel Electrodes, 50
..Laser light, 60 ... RTA

フロントページの続き Fターム(参考) 5F052 AA02 BA04 BB07 DA02 DB02 DB03 EA12 JA01 JA10 JB04 5F110 AA08 AA17 BB02 CC02 CC08 DD02 DD13 DD14 DD24 EE02 EE03 EE04 EE06 FF02 FF03 FF09 FF28 FF29 FF30 FF31 FF32 GG02 GG13 GG32 GG44 GG45 GG47 GG52 HJ01 HJ04 HJ13 HJ23 HL07 HL23 HM15 NN02 NN12 NN23 NN24 NN35 PP03 PP06 PP35 QQ09 QQ12 QQ23 Continued on the front page F-term (reference) HJ04 HJ13 HJ23 HL07 HL23 HM15 NN02 NN12 NN23 NN24 NN35 PP03 PP06 PP35 QQ09 QQ12 QQ23

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体薄膜と、その一面に重ねられたゲ
ート絶縁膜と、ゲート絶縁膜を介して半導体薄膜に重ね
られたゲート電極とを含む積層構造を有する薄膜トラン
ジスタの製造方法であって、 半導体薄膜を絶縁基板上に成膜する成膜工程と、 該半導体薄膜にエネルギービームを照射して結晶化する
結晶化工程と、 結晶化された該半導体薄膜に不純物を注入する注入工程
と、 熱源にランプを用いた加熱法により該半導体薄膜を加熱
して該注入された不純物を活性化する活性化工程とを行
うことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
1. A method of manufacturing a thin film transistor having a stacked structure including a semiconductor thin film, a gate insulating film overlaid on one surface thereof, and a gate electrode overlaid on the semiconductor thin film with the gate insulating film interposed therebetween. A film forming step of forming a thin film on an insulating substrate, a crystallization step of irradiating the semiconductor thin film with an energy beam for crystallization, an implanting step of injecting impurities into the crystallized semiconductor thin film, Activating the semiconductor thin film by a heating method using a lamp to activate the implanted impurities.
【請求項2】 前記注入工程は薄膜トランジスタの閾電
圧を制御するために所定の不純物を所定の濃度で半導体
薄膜に注入する工程を含んでおり、前記活性化工程は少
なくとも閾電圧制御用に注入された不純物を活性化する
ことを特徴とする請求項1記載の薄膜トランジスタの製
造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the implanting step includes implanting a predetermined impurity into the semiconductor thin film at a predetermined concentration to control a threshold voltage of the thin film transistor, and the activating step includes implanting at least a threshold voltage for controlling the threshold voltage. 2. The method according to claim 1, wherein the activated impurities are activated.
【請求項3】 前記注入工程は薄膜トランジスタのチャ
ネル領域とドレイン領域の間にドレイン領域より低濃度
の不純物領域を形成するために所定の不純物を所定の濃
度で半導体薄膜に注入する工程を含んでおり、前記活性
化工程は閾電圧制御用に注入された不純物の活性化と同
時にチャネル領域とドレイン領域の間に注入された不純
物も活性化することを特徴とする請求項2記載の薄膜ト
ランジスタの製造方法。
3. The step of implanting includes implanting a predetermined impurity at a predetermined concentration into the semiconductor thin film to form an impurity region having a lower concentration than the drain region between the channel region and the drain region of the thin film transistor. 3. The method according to claim 2, wherein the activating step activates the impurities implanted between the channel region and the drain region simultaneously with the activation of the impurities implanted for controlling the threshold voltage. .
【請求項4】 前記結晶化工程はレーザ光からなるエネ
ルギービームを照射して半導体薄膜を一旦溶融した後冷
却過程で結晶化を行ない、前記活性化工程はランプから
放射された紫外線を照射して半導体薄膜を融点以下の温
度で加熱し不純物の活性化を行なうことを特徴とする請
求項1記載の薄膜トランジスタの製造方法。
4. The crystallization step comprises irradiating an energy beam comprising a laser beam to once melt the semiconductor thin film and then performing crystallization in a cooling step, and the activating step comprises irradiating an ultraviolet ray emitted from a lamp. 2. The method according to claim 1, wherein the impurity is activated by heating the semiconductor thin film at a temperature equal to or lower than the melting point.
【請求項5】 半導体薄膜と、その一面に重ねられたゲ
ート絶縁膜と、ゲート絶縁膜を介して半導体薄膜に重ね
られたゲート電極とを含む積層構造を有する薄膜トラン
ジスタであって、 前記半導体薄膜は、絶縁基板上に成膜された後エネルギ
ービームの照射を受けて結晶化されており、 結晶化された該半導体薄膜に注入された不純物は、熱源
にランプを用いた加熱法により該半導体薄膜を加熱して
活性化されていることを特徴とする薄膜トランジスタ。
5. A thin film transistor having a laminated structure including a semiconductor thin film, a gate insulating film overlaid on one surface thereof, and a gate electrode overlaid on the semiconductor thin film via the gate insulating film, wherein the semiconductor thin film is After being formed on the insulating substrate, the semiconductor thin film is crystallized by irradiation with an energy beam, and the impurities injected into the crystallized semiconductor thin film are heated by a heating method using a lamp as a heat source. A thin film transistor which is activated by heating.
【請求項6】 所定の間隙を介して互いに接合した一対
の基板と、該間隙に保持された電気光学物質とを有し、
一方の透明基板には対向電極を形成し、他方の絶縁基板
には画素電極及びこれを駆動する薄膜トランジスタを形
成し、該薄膜トランジスタを、半導体薄膜とその一面に
ゲート絶縁膜を介して重ねられたゲート電極とで形成し
た表示装置の製造方法であって、 半導体薄膜を他方の基板上に成膜する成膜工程と、該半
導体薄膜にエネルギービームを照射して結晶化する結晶
化工程と、結晶化された該半導体薄膜に不純物を注入す
る注入工程と、熱源にランプを用いた加熱法により該半
導体薄膜を加熱して該注入された不純物を活性化する活
性化工程とを行って薄膜トランジスタを形成することを
特徴とする表示装置の製造方法。
6. A pair of substrates joined to each other via a predetermined gap, and an electro-optical material held in the gap,
A counter electrode is formed on one of the transparent substrates, a pixel electrode and a thin film transistor for driving the pixel electrode are formed on the other insulating substrate, and the thin film transistor is stacked on a semiconductor thin film on one side thereof with a gate insulating film interposed therebetween. A method for manufacturing a display device formed with electrodes, comprising: a film forming step of forming a semiconductor thin film on another substrate; a crystallization step of irradiating the semiconductor thin film with an energy beam to crystallize; An injection step of injecting impurities into the semiconductor thin film, and an activation step of heating the semiconductor thin film by a heating method using a lamp as a heat source to activate the injected impurities, thereby forming a thin film transistor. A method for manufacturing a display device, comprising:
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20020082346A (en) * 2001-04-23 2002-10-31 학교법인 경희대학교 Ultraviolet annealing method for low temperature impurities activation of polycrystalline silicon
US8530246B2 (en) 2008-05-12 2013-09-10 Canon Kabushiki Kaisha Method for controlling threshold voltage of semiconductor element

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