JP2000216402A - Thin film transistor - Google Patents

Thin film transistor

Info

Publication number
JP2000216402A
JP2000216402A JP2000034775A JP2000034775A JP2000216402A JP 2000216402 A JP2000216402 A JP 2000216402A JP 2000034775 A JP2000034775 A JP 2000034775A JP 2000034775 A JP2000034775 A JP 2000034775A JP 2000216402 A JP2000216402 A JP 2000216402A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
region
source
concentration
thin film
drain
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2000034775A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP3181901B2 (en
Inventor
Koyu Cho
宏勇 張
Toru Takayama
徹 高山
Yasuhiko Takemura
保彦 竹村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority to JP2000034775A priority Critical patent/JP3181901B2/en
Publication of JP2000216402A publication Critical patent/JP2000216402A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3181901B2 publication Critical patent/JP3181901B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize a manufacture method in which a thin film transistor(TFT) having an crystal silicon active layer with a reliability and a superior performance is manufactured and the TFT is manufactured at an inexpensive cost. SOLUTION: A thin film transistor has two lightly doped regions 215 and 216 at least and a source/drain which is adjacent to a channel forming region 202 and the source/drain regions 213 and 214 contain catalyst elements which crystallize amorphous silicon. Activation for the source/drain regions can be made at a low temperature and in a short time by operation of the catalyst elements. Also a concentration of the catalyst elements at the boundary of the channel forming region and the lightly doped regions is made less than one of the source/drain regions.

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、液晶表示装置等に
使用される薄膜トランジスタ(TFT)およびその作製
方法に関するものである。また、本発明は、熱アニール
によってソース/ドレイン領域を活性化せしめる工程を
有する薄膜トランジスタの作製方法に関するものであ
る。本発明に係る薄膜トランジスタは絶縁表面上に形成
されることを特徴とする。本発明において、絶縁表面上
とは、ガラス等の絶縁基板上のみならず、単結晶シリコ
ン等の半導体基板に設けられた絶縁被膜上をも含むもの
である。
[0001] 1. Field of the Invention [0002] The present invention relates to a thin film transistor (TFT) used for a liquid crystal display device and the like, and a method for manufacturing the same. Further, the present invention relates to a method for manufacturing a thin film transistor having a step of activating a source / drain region by thermal annealing. The thin film transistor according to the present invention is formed on an insulating surface. In the present invention, the term “on an insulating surface” includes not only on an insulating substrate such as glass, but also on an insulating film provided on a semiconductor substrate such as single crystal silicon.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、絶縁表面上に設けられた薄膜状の
半導体層(活性層、活性領域ともいう)を有する絶縁ゲ
イト型の半導体装置の研究がなされている。特に、薄膜
状の絶縁ゲイトトランジスタ、いわゆる薄膜トランジス
タ(TFT)が熱心に研究されている。TFTは絶縁基
板上に形成されるマトリクス構造を有する液晶等の表示
装置の画素の制御や、マトリクス回路の駆動回路に利用
されたり、あるいは、半導体集積回路を多層に形成した
3次元構造の集積回路に利用されている。TFTは利用
する半導体の材料・結晶状態によって、アモルファスシ
リコンTFTや結晶性シリコンTFTのように区別され
ている。
2. Description of the Related Art Recently, studies have been made on an insulating gate type semiconductor device having a thin-film semiconductor layer (also referred to as an active layer or an active region) provided on an insulating surface. In particular, a thin film insulated gate transistor, a so-called thin film transistor (TFT), has been enthusiastically studied. The TFT is used for controlling a pixel of a display device such as a liquid crystal having a matrix structure formed on an insulating substrate, a driving circuit of a matrix circuit, or a three-dimensional integrated circuit in which a semiconductor integrated circuit is formed in multiple layers. It is used for TFTs are classified into amorphous silicon TFTs and crystalline silicon TFTs according to the material and crystalline state of the semiconductor used.

【0003】一般に、アモルファス状態の半導体の電界
移動度は小さく、従って、高速動作が要求されるTFT
には利用できない。また、アモルファスシリコンでは、
P型の電界移動度は著しく小さいので、Pチャネル型の
TFT(PMOSのTFT)を作製することができず、
したがって、Nチャネル型TFT(NMOSのTFT)
と組み合わせて、相補型のMOS回路(CMOS回路)
を形成することができない。
In general, the electric field mobility of a semiconductor in an amorphous state is small, and therefore, a TFT requiring high-speed operation is required.
Not available to Also, in amorphous silicon,
Since the P-type electric field mobility is extremely small, a P-channel TFT (PMOS TFT) cannot be manufactured.
Therefore, N-channel type TFT (NMOS TFT)
Complementary MOS circuit (CMOS circuit)
Cannot be formed.

【0004】他方、結晶性半導体はアモルファス半導体
よりも電界移動度が大きく、高速動作が可能である。さ
らに、結晶性シリコンはNMOSのTFTのみでなく、
PMOSのTFTも作製することができるので、CMO
S回路を作製することが可能である。例えば、アクティ
ブマトリクス方式の液晶表示装置において、アクティブ
マトリクス回路のみでなく、それを駆動する周辺回路
(ドライバ等)とを結晶性TFTのCMOS回路で同一
基板上に構成することでき、いわゆるモノリシック構造
を得ることができる。
On the other hand, a crystalline semiconductor has a higher electric field mobility than an amorphous semiconductor and can operate at high speed. Furthermore, crystalline silicon is not limited to NMOS TFTs,
Since a PMOS TFT can also be manufactured, a CMO
An S circuit can be manufactured. For example, in an active matrix type liquid crystal display device, not only an active matrix circuit but also a peripheral circuit (a driver and the like) for driving the active matrix circuit can be formed on the same substrate by a CMOS circuit of a crystalline TFT on a single substrate. Obtainable.

【0005】最近では、ホットキャリヤによる劣化を低
減する目的から、ソース/ドレイン領域に隣接してソー
ス/ドレイン領域よりもN型又はP型の不純物濃度の低
い低濃度不純物領域を設けることも要求されている。ソ
ース/ドレイン領域、低濃度不純物領域を形成するに
は、イオン注入法、イオンドーピング法が採用されてお
り、通常、N型もしくはP型の導伝性を付与する不純物
イオンを加速してシリコン膜に注入している。
Recently, for the purpose of reducing deterioration due to hot carriers, it is also required to provide a low-concentration impurity region having an N-type or P-type impurity concentration lower than the source / drain regions adjacent to the source / drain regions. ing. In order to form source / drain regions and low-concentration impurity regions, an ion implantation method or an ion doping method is employed. Usually, impurity ions imparting N-type or P-type conductivity are accelerated to form a silicon film. Have been injected.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シリコ
ン膜に不純物イオンを加速して注入するために、その際
のイオン衝撃によってシリコン膜はアモルファス化して
しまう。このようなアモルファス状態ではソース/ドレ
イン領域のシート抵抗は非常に大きくなってしまう。
However, since the impurity ions are accelerated and implanted into the silicon film, the silicon film becomes amorphous due to the ion bombardment at that time. In such an amorphous state, the sheet resistance of the source / drain region becomes very large.

【0007】半導体活性層がアモルファス状態のTFT
では、そもそも電界効果移動度が小さいため、ソース/
ドレイン領域のシート抵抗が10kΩ/□〜1MΩ/□
程度であれば実用に供することができる。しかし、結晶
性TFTでは電界効果移動度が高いため、シート抵抗が
10kΩ/□以下でないと、結晶性TFTとして十分な
特性が活かせない。そのため、アモルファス状態のソー
ス/ドレイン領域の結晶性を高めること(活性化するこ
と)が必要とされている。また、活性化の工程では、ゲ
イト電極を始めとして、TFTの素子の多くの部分が形
成されているので、それらにダメージを与えないことが
要求される。
A TFT whose semiconductor active layer is in an amorphous state
In the first place, since the field effect mobility is small, the source /
Sheet resistance of drain region is 10 kΩ / □ to 1 MΩ / □
If it is on the order, it can be put to practical use. However, since the field effect mobility is high in the crystalline TFT, if the sheet resistance is not less than 10 kΩ / □, sufficient characteristics as the crystalline TFT cannot be utilized. Therefore, it is necessary to enhance (activate) the crystallinity of the amorphous source / drain regions. In the activation step, since many parts of the TFT element including the gate electrode are formed, it is required that they are not damaged.

【0008】活性化には熱アニールによる方法を用いる
ことができる。熱アニール法はバッチ間のばらつきが少
ないという長所がある。活性化に必要な温度、時間は注
入された不純物の濃度に依存する。従って、低濃度不純
物領域では比較的低温で、短時間の熱アニールによって
活性化できるのに対して、ソース/ドレイン領域のよう
に不純物の濃度が高濃度な領域を活性化するには、高温
で、長時間の熱アニールが必要である。
For activation, a method by thermal annealing can be used. The thermal annealing method has an advantage that there is little variation between batches. The temperature and time required for activation depend on the concentration of the implanted impurities. Therefore, the low-concentration impurity region can be activated by thermal annealing at a relatively low temperature and for a short time, whereas a region having a high impurity concentration such as the source / drain region is activated at a high temperature. Requires long-time thermal annealing.

【0009】通常、1×1020原子/cm3 以上の濃度
(ドーズ量に換算して1×1014原子/cm3 以上)の
不純物が注入された領域を活性化するには、600℃程
度の温度での長時間の熱アニールか、もしくは1000
℃以上の高温で、短時間の熱アニールが必要である。1
000℃以上での熱アニール法を採用すると、使用でき
る基板が石英に限られ、基板コストが非常に高くなって
しまう。他方、600℃程度の温度での熱アニール法で
は、使用できる基板の選択の余地は拡がるが、長時間を
要するため、生産性の低下を招く。また、高温や、長時
間の熱アニールはゲイト電極、基板等に大きな影響を与
えかねない。従って、素子の他の部分への熱的な影響
(例えば、基板の収縮、変形によるパターンのずれ等)
を最小限にするために、より低温で、かつ短時間の熱ア
ニールによる活性化が要求されている。
Usually, to activate a region into which an impurity having a concentration of 1 × 10 20 atoms / cm 3 or more (1 × 10 14 atoms / cm 3 or more in terms of a dose) is implanted, it is necessary to activate the region at about 600 ° C. Prolonged thermal anneal at a temperature of 1000 or 1000
It is necessary to perform thermal annealing for a short time at a high temperature of not less than ℃. 1
If a thermal annealing method at 000 ° C. or higher is used, the substrate that can be used is limited to quartz, and the cost of the substrate becomes extremely high. On the other hand, in the thermal annealing method at a temperature of about 600 ° C., there is more room for selection of usable substrates, but a long time is required, which causes a decrease in productivity. In addition, high-temperature or long-time thermal annealing may greatly affect the gate electrode, the substrate, and the like. Therefore, thermal effects on other parts of the element (for example, pattern displacement due to contraction or deformation of the substrate)
In order to minimize this, activation by thermal annealing at a lower temperature and for a shorter time is required.

【0010】本発明の目的は、上述の問題点を解消し
て、特性の優れた結晶性の薄膜トランジスタを提供する
ことにある。また、本発明の他の目的は、上述の問題点
を解消して、低温で、かつ短時間の熱アニールにより、
ソース/ドレイン領域を活性化することを可能にする薄
膜トランジスタの作製方法を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a crystalline thin film transistor having excellent characteristics. Another object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to perform a low-temperature, short-time thermal annealing process.
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a thin film transistor which can activate a source / drain region.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明者の研究の結果、
実質的にアモルファス状態のシリコン被膜に微量の触媒
材料を添加することによって結晶化を促進させ、結晶化
温度を低下させ、結晶化時間を短縮できることが明らか
になった。
As a result of the research by the present inventors,
It has been found that the crystallization can be promoted by adding a small amount of a catalyst material to the silicon film in a substantially amorphous state, the crystallization temperature can be reduced, and the crystallization time can be shortened.

【0012】本発明人は、この触媒元素の効果に着目
し、これを利用することによって、アモルファス化した
ソース/ドレイン領域の結晶性を改善できることを見出
した。本発明は、上記の触媒元素をソース/ドレイン領
域にイオン注入法等の手段によって注入した後に、熱ア
ニールする。もしくは、触媒元素単体やその化合物の被
膜をソース/ドレイン領域に堆積し、熱アニールするこ
とにより、触媒元素をソース/ドレイン領域に拡散せし
めつつ、結晶性を改善せしめるのである。
The present inventor has paid attention to the effect of the catalytic element, and has found that the use of the catalytic element can improve the crystallinity of the amorphous source / drain regions. In the present invention, thermal annealing is performed after the above-described catalyst element is implanted into the source / drain region by a method such as an ion implantation method. Alternatively, a film of a catalyst element alone or a compound thereof is deposited on the source / drain region and thermally annealed to diffuse the catalyst element into the source / drain region and improve crystallinity.

【0013】触媒元素をアモルファスシリコン膜に添加
する方法として、具体的には、触媒元素を有する膜、粒
子、クラスター等をアモルファスシリコン膜の下、もし
くは上に実質的に密着して形成する方法を採用すること
ができる。あるいはイオン注入法等の方法によってアモ
ルファスシリコン膜中に、これらの触媒元素を導入する
方法を採用することができる。触媒元素としては、ニッ
ケル(Ni)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、白金
(Pt)、パラジウム(Pd)の単体、もしくはそれら
の化合物が適している。
As a method of adding a catalytic element to an amorphous silicon film, specifically, a method of forming a film, a particle, a cluster, or the like having a catalytic element substantially in contact with or below the amorphous silicon film. Can be adopted. Alternatively, a method of introducing these catalytic elements into the amorphous silicon film by a method such as an ion implantation method can be adopted. As the catalytic element, a simple substance of nickel (Ni), iron (Fe), cobalt (Co), platinum (Pt), palladium (Pd), or a compound thereof is suitable.

【0014】その後、アモルファスシリコン膜を適当な
温度(典型的には580℃以下の温度)で熱アニールす
ることにより、触媒元素の作用によりアモルファスシリ
コン膜を結晶化させることができる。当然のことである
が、アニール温度が高いほど結晶化に要する時間は短く
なるという関係がある。また、ニッケル、鉄、コバル
ト、白金等の触媒元素の濃度が大きいほど、結晶化に要
する温度が低く、かつ結晶化に要する時間が短いという
関係がある。本発明人の研究では、アモルファスシリコ
ンの結晶化を進行させるには、上記の触媒元素のうちの
少なくとも1つの元素の濃度が、アモルファスシリコン
膜において1×1017原子/cm3 を越えることが必要
であることが明らかになった。しかし、上記の触媒元素
は何れもシリコンには好ましくない材料であるので、で
きるだけその濃度が低いことが望まれる。本発明人の研
究では、これらの触媒材料の濃度は合計して1020原子
/cm3 を越えないことが望まれる。
Thereafter, the amorphous silicon film is thermally annealed at an appropriate temperature (typically, 580 ° C. or lower), so that the amorphous silicon film can be crystallized by the action of a catalytic element. As a matter of course, the higher the annealing temperature, the shorter the time required for crystallization. Further, the higher the concentration of the catalytic element such as nickel, iron, cobalt, and platinum, the lower the temperature required for crystallization and the shorter the time required for crystallization. According to the study of the present inventors, in order to promote crystallization of amorphous silicon, it is necessary that the concentration of at least one of the above catalyst elements exceeds 1 × 10 17 atoms / cm 3 in the amorphous silicon film. It became clear that it was. However, since all of the above-mentioned catalyst elements are unfavorable materials for silicon, it is desirable that their concentrations be as low as possible. In the present inventors' research, it is desired that the total concentration of these catalyst materials does not exceed 10 20 atoms / cm 3 .

【0015】本発明にしたがって結晶性薄膜トランジス
タを作製するには以下の工程を設ければよい。 (触媒元素の濃度が1×1017原子/cm3 未満の
結晶性シリコン膜への)低濃度不純物領域を形成する工
程。 ソース/ドレイン領域を形成する工程(イオン注入
もしくはイオンドーピング法による)。 触媒元素を有する物質をソース/ドレイン領域と実
質的に同じ領域上に成膜する工程。 熱アニールによるソース/ドレイン領域を活性化す
る工程(400〜580℃)。
In order to manufacture a crystalline thin film transistor according to the present invention, the following steps may be provided. Forming a low-concentration impurity region (in a crystalline silicon film having a catalytic element concentration of less than 1 × 10 17 atoms / cm 3 ); Step of forming source / drain regions (by ion implantation or ion doping). A step of depositing a substance having a catalytic element on a region substantially the same as the source / drain region. A step of activating the source / drain regions by thermal annealing (400 to 580 ° C.);

【0016】あるいは、 (触媒元素の濃度が1×1017原子/cm3 未満の
結晶性シリコン膜への)低濃度不純物領域を形成する工
程。 ソース/ドレイン領域を形成する工程(イオン注入
もしくはイオンドーピング法による)。 触媒元素をソース/ドレイン領域と実質的に同じ領
域に導入する工程(イオン注入もしくはイオンドーピン
グ法による)。 熱アニールによるソース/ドレイン領域を活性化す
る工程(400〜580℃)。
Alternatively, a step of forming a low-concentration impurity region (in a crystalline silicon film having a catalytic element concentration of less than 1 × 10 17 atoms / cm 3 ). Step of forming source / drain regions (by ion implantation or ion doping). A step of introducing a catalytic element into a region substantially the same as the source / drain region (by ion implantation or ion doping). A step of activating the source / drain regions by thermal annealing (400 to 580 ° C.);

【0017】これらの工程において、工程、、は
その順序を入れ換えることも可能である。例えば、最初
にソース/ドレイン領域を形成してから、低濃度不純物
領域を形成してもよいし、最初に触媒元素を導入してか
ら、ソース/ドレイン領域を形成してもよい。本発明で
は、上記の工程において、触媒元素や触媒元素を有す
る物質は、実質的にソース/ドレイン領域以外の活性層
の部分、例えば、チャネル形成領域や低濃度不純物領域
には、意図的に導入されたり、成膜されたりしないこと
を特徴とする。
In these steps, the order of the steps can be changed. For example, the source / drain regions may be formed first, and then the low-concentration impurity regions may be formed. Alternatively, the source / drain regions may be formed after introducing a catalytic element first. In the present invention, in the above step, the catalyst element or the substance containing the catalyst element is intentionally introduced into a portion of the active layer other than the source / drain region, for example, into a channel formation region or a low-concentration impurity region. It is characterized in that it is not formed or formed.

【0018】上記の工程を経て、得られるTFTの構造
は図1に示すようなものとなる。図1(A)はコプレナ
ー型を、図1(B)は逆スタガー型の例を示す。図1
(A)について説明する。絶縁表面101上には結晶性
のシリコン活性層が設けられ、シリコン活性層はチャネ
ル形成領域104、ソース領域105、ドレイン領域1
08、ソース/ドレイン領域105、108とチャネル
形成領域104の間の低濃度不純物領域106、107
とによって構成されている。活性層上には、ゲイト絶縁
膜102、ゲイト電極103が形成される。ゲイト電極
103を覆って、層間絶縁物109が設けられている。
層間絶縁物109のコンタクトホールには、ソース/ド
レイン領域105、108の電極110、111が形成
されている。
The structure of the TFT obtained through the above steps is as shown in FIG. FIG. 1A shows an example of a coplanar type, and FIG. 1B shows an example of an inverted stagger type. FIG.
(A) will be described. A crystalline silicon active layer is provided on the insulating surface 101, and the silicon active layer includes a channel formation region 104, a source region 105, and a drain region 1.
08, low-concentration impurity regions 106 and 107 between source / drain regions 105 and 108 and channel formation region 104
And is constituted by. A gate insulating film 102 and a gate electrode 103 are formed on the active layer. An interlayer insulator 109 is provided to cover the gate electrode 103.
The electrodes 110 and 111 of the source / drain regions 105 and 108 are formed in the contact holes of the interlayer insulator 109.

【0019】本発明においては、触媒元素は主としてソ
ース/ドレイン領域105、108に導入されて、その
部分の結晶性を改善させる。ソース/ドレイン領域10
5、108における触媒元素の濃度は1×1017原子/
cm3 を越えることを特徴とする。触媒元素の一部は低
濃度不純物領域106、107にも熱的に拡散するが、
その濃度は十分に低く、特に、チャネル形成領域104
との境界112、113では、1×1017原子/cm3
未満の濃度であることを特徴とする。当然、チャネル形
成領域104における触媒元素の濃度は1×1017原子
/cm3 未満の濃度である。ここで、ソース/ドレイン
領域105、108における触媒元素の濃度は、シリコ
ン膜を2次イオン質量分析法(SIMS)によって測定
した際の値であり、触媒元素が膜厚方向に分布している
場合には、その最小値である。また、チャネル形成領域
104、境界112、113における触媒元素の濃度
は、シリコン膜における厚さ方向の平均値である。
In the present invention, the catalytic element is mainly introduced into the source / drain regions 105 and 108 to improve the crystallinity of the portions. Source / drain region 10
The concentration of the catalyst element at 5 and 108 was 1 × 10 17 atoms /
It is characterized by exceeding cm 3 . Some of the catalytic elements thermally diffuse to the low-concentration impurity regions 106 and 107,
The concentration is sufficiently low.
At the boundaries 112 and 113, 1 × 10 17 atoms / cm 3
The concentration is less than. Naturally, the concentration of the catalyst element in the channel formation region 104 is less than 1 × 10 17 atoms / cm 3 . Here, the concentration of the catalyst element in the source / drain regions 105 and 108 is a value when the silicon film is measured by secondary ion mass spectroscopy (SIMS), and the catalyst element is distributed in the film thickness direction. Is the minimum value. The concentration of the catalyst element in the channel formation region 104 and the boundaries 112 and 113 is an average value in the thickness direction of the silicon film.

【0020】図1(B)について説明する。絶縁表面1
21上にはゲイト電極122と、その上にゲイト絶縁膜
123が設けられ、その上には結晶性のシリコン活性層
が設けられている。シリコン活性層には、チャネル形成
領域124、ソース領域125、ドレイン領域128、
そして、ソース/ドレイン領域125、128とチャネ
ル形成領域124の間の低濃度不純物領域126、12
7が形成されている。そして、ソース/ドレイン領域1
25、128には電極129、130が形成されてい
る。活性層上には層間絶縁物を設けてもよい。
FIG. 1B will be described. Insulating surface 1
A gate electrode 122 and a gate insulating film 123 are provided thereon, and a crystalline silicon active layer is provided thereon. In the silicon active layer, a channel forming region 124, a source region 125, a drain region 128,
Then, the low-concentration impurity regions 126 and 12 between the source / drain regions 125 and 128 and the channel formation region 124.
7 are formed. And source / drain region 1
Electrodes 129 and 130 are formed on 25 and 128, respectively. An interlayer insulator may be provided on the active layer.

【0021】この場合も、触媒元素は主としてソース/
ドレイン領域125、128に導入され、その部分の結
晶性を改善する。ソース/ドレイン領域125、128
における触媒元素の濃度は1×1017原子/cm3 を越
えることを特徴とする。触媒元素の一部は低濃度不純物
領域126、127にも熱的に拡散するが、その濃度は
十分に低く、特に、チャネル形成領域との境界131、
132では、1×10 17原子/cm3 未満の濃度である
ことを特徴とする。
Also in this case, the catalyst element is mainly a source /
Introduced into the drain regions 125 and 128,
Improve crystallinity. Source / drain regions 125, 128
Is 1 × 1017Atom / cmThreeOver
It is characterized by Some of the catalytic elements are low concentration impurities
Thermal diffusion also occurs in the regions 126 and 127, but the concentration is
Sufficiently low, especially at the boundary 131 with the channel formation region,
In 132, 1 × 10 17Atom / cmThreeConcentration less than
It is characterized by the following.

【0022】[0022]

【作用】本発明において、上記工程によって主として
ソース、ドレイン領域に導入された触媒元素は、その領
域に拡散しつつ、結晶化を著しく促進する。そのため、
活性化の際には、400〜580℃、典型的には450
〜550℃の温度で加熱することで十分な効果を得るこ
とができる。また、アニール時間も8時間以内、典型的
には4時間以内で十分である。特に、後の工程のよう
に、イオン注入法やイオンドーピング法によって触媒元
素が導入された場合には、最初から均等に触媒元素が分
布しているため、結晶化が極めて容易に進行する。
In the present invention, the catalyst element mainly introduced into the source and drain regions by the above-mentioned steps significantly promotes crystallization while diffusing into the regions. for that reason,
Upon activation, 400-580 ° C, typically 450
A sufficient effect can be obtained by heating at a temperature of 5550 ° C. Also, an annealing time of 8 hours or less, typically 4 hours or less is sufficient. In particular, when a catalytic element is introduced by an ion implantation method or an ion doping method as in a later step, crystallization proceeds very easily since the catalytic element is uniformly distributed from the beginning.

【0023】また、低濃度不純物領域においては触媒元
素の濃度は著しく低く、そのための触媒元素による結晶
性改善はソース/ドレイン領域に隣接する部分を除き、
ほとんど期待されないのであるが、導入された不純物の
濃度が十分に小さいので、上記のような低温であっても
活性化される。本発明の優れた点は、シリコンに有害な
触媒元素をTFTに添加するものの、その濃度は上記の
ようにチャネル形成領域やチャネル形成領域と低濃度不
純物領域の境界部では著しく低い(1×1017原子/c
3 未満)ことである。特にチャネル形成領域と低濃度
不純物領域の境界における触媒元素の濃度が十分に低い
ことはTFT特性にとって好ましいことである。
In the low-concentration impurity region, the concentration of the catalytic element is remarkably low. Therefore, the improvement in the crystallinity by the catalytic element except for the portion adjacent to the source / drain regions is performed.
Although it is hardly expected, the concentration of the introduced impurity is sufficiently low, so that the impurity is activated even at the low temperature as described above. An excellent point of the present invention is that, although a catalytic element harmful to silicon is added to the TFT, the concentration is extremely low at the boundary between the channel formation region and the channel formation region and the low concentration impurity region as described above (1 × 10 4 17 atoms / c
m 3 ). In particular, it is preferable for the TFT characteristics that the concentration of the catalyst element at the boundary between the channel formation region and the low concentration impurity region is sufficiently low.

【0024】該境界では、Nチャネル型の場合にはN-
I接合、Pチャネル型の場合にはP - I接合が形成され
ており、本来電流はN- からIもしくはIからP- の方
向にのみ流れ、その逆に流れる電流は十分に小さい。し
かし、このような接合付近に触媒元素等が多く存在して
いると、該元素によって発生するエネルギー準位によっ
て、逆方向のリーク電流が生じる。このことは、TFT
が非選択状態(すなわち、Nチャネル型の場合にはゲイ
ト電極に負の電圧がかかっている状態、Pチャネル型の
場合にはその逆)にある際のリーク電流(オフ電流)が
大きいことを意味する。
At the boundary, in the case of N-channel type, N-
I-junction, P for P-channel type -I junction is formed
And the current is originally N-To I or I to P-Who
Current flows only in the opposite direction, and the current flowing in the opposite direction is sufficiently small. I
However, there are many catalytic elements etc. near such a joint
The energy level generated by the element
As a result, a reverse leakage current is generated. This means that TFT
Is in a non-selected state (that is, when the N-channel type
When a negative voltage is applied to the
In the opposite case), the leakage current (off-current)
It means big.

【0025】本発明のように、N- I接合、もしくは、
- I接合付近における触媒元素の濃度が十分に低い場
合には、逆方向のリーク電流(すなわち、オフ電流)は
十分に低減できる。このことは本発明のTFTをアクテ
ィブマトリクス回路のスイッチングトランジスタ等に用
いる場合には極めて効果的である。
[0025] As in the present invention, N - I junction, or,
When the concentration of the catalyst element near the P - I junction is sufficiently low, the leakage current in the reverse direction (that is, off current) can be sufficiently reduced. This is extremely effective when the TFT of the present invention is used for a switching transistor or the like of an active matrix circuit.

【0026】[0026]

【実施例】以下に、本発明を図2〜4に図示の実施例に
基づいて詳細に説明する。 〔実施例1〕本実施例は液晶表示装置のアクティブマト
リクス回路のスイッチングトランジスタに用いられるコ
プラナー型のNチャネル型TFTの作製に関する。アク
ティブマトリクス回路のスイッチングトランジスタにお
いては、ソース/ドレイン領域は使用環境によって随時
に、反転するものであるが、便宜的に、以下の記述で
は、ソース/ドレイン領域のうちマトリクスのデータ線
に接続される方をソース、画素電極に接続される方をド
レインと呼ぶこととする。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail with reference to the embodiments shown in FIGS. [Embodiment 1] This embodiment relates to the fabrication of a coplanar N-channel TFT used as a switching transistor in an active matrix circuit of a liquid crystal display device. In the switching transistor of the active matrix circuit, the source / drain region is inverted at any time depending on the use environment. For convenience, however, in the following description, the source / drain region is connected to the data line of the matrix in the source / drain region. The one connected to the pixel electrode is called a source, and the one connected to the pixel electrode is called a drain.

【0027】図2に本実施例の作製工程の断面図を示
す。基板(石英)201上にプラズマCVD法によっ
て、厚さ300〜2000Å、例えば1000Åの真性
(I型)のアモルファスシリコン膜を堆積する。このア
モルファスシリコン膜におけるニッケル、白金、コバル
ト、鉄、パラジウムの濃度は1×1017原子/cm3
なるようにする。次に、アモルファスシリコン膜を窒素
雰囲気中、600℃、48時間熱アニールして結晶化さ
せた。熱アニール後、結晶化されたシリコン膜をエッチ
ングして、島状シリコン領域を形成する。
FIG. 2 is a sectional view showing a manufacturing process of this embodiment. An intrinsic (I-type) amorphous silicon film having a thickness of 300 to 2000 Å, for example, 1000 Å is deposited on a substrate (quartz) 201 by a plasma CVD method. The concentration of nickel, platinum, cobalt, iron, and palladium in the amorphous silicon film is set to 1 × 10 17 atoms / cm 3 . Next, the amorphous silicon film was crystallized by thermal annealing in a nitrogen atmosphere at 600 ° C. for 48 hours. After the thermal annealing, the crystallized silicon film is etched to form island-shaped silicon regions.

【0028】そして、スパッタリング法によって厚さ1
000Åの酸化珪素膜205をゲイト絶縁膜として堆積
する。スパッタリングには、ターゲットとして酸化珪素
を用い、スパッタリング時の基板温度は200〜400
℃、例えば350℃、スパッタリング雰囲気は酸素とア
ルゴンの混合雰囲気で、アルゴン/酸素比を0〜0.
5、例えば0.1以下とした。引き続いて、減圧CVD
法によって、厚さ3000〜8000Å、例えば600
0Åのシリコン膜(0.1〜2%の燐を含む)を堆積し
た。そして、シリコン膜をエッチングして、ゲイト電極
206を形成する。なお、酸化珪素膜205とシリコン
膜の成膜工程は連続的におこなうことが望ましい。
Then, a thickness of 1
A silicon oxide film 205 of 2000 Å is deposited as a gate insulating film. For sputtering, silicon oxide was used as a target, and the substrate temperature during sputtering was 200 to 400.
° C, for example, 350 ° C, the sputtering atmosphere is a mixed atmosphere of oxygen and argon, and the argon / oxygen ratio is 0 to 0.
5, for example, 0.1 or less. Subsequently, reduced pressure CVD
Depending on the method, the thickness is 3000-8000Å, for example, 600
A 0 ° silicon film (containing 0.1-2% phosphorus) was deposited. Then, the gate electrode 206 is formed by etching the silicon film. Note that it is preferable that the step of forming the silicon oxide film 205 and the silicon film be performed continuously.

【0029】次に、イオンドーピング法によって、ゲイ
ト電極206をマスクにして、島状シリコン領域に低濃
度のN型不純物(燐)を注入する。イオンドーピング法
とは、不純物元素を含む減圧雰囲気においてプラズマを
発生させて、イオンを生じせしめ、これを高い電圧で加
速し、被照射物に照射する不純物のドーピング法であ
る。
Next, a low-concentration N-type impurity (phosphorus) is implanted into the island-shaped silicon region by ion doping using the gate electrode 206 as a mask. The ion doping method is a method of doping an impurity by generating plasma in a reduced-pressure atmosphere containing an impurity element to generate ions, accelerating the ions at a high voltage, and irradiating an object to be irradiated.

【0030】本実施例では、ドーピングガスにはフォス
フィン(PH3 )を水素によって希釈したもの(例え
ば、1%PH3 −99%H2 )を用いる。加速電圧を6
0〜90kV、例えば80kVとし、ドーズ量は1×1
12〜8×1013原子/cm2、例えば、5×1012
子/cm2 とする。この結果、N型の低濃度不純物領域
203、204が形成された。また、ゲイト電極206
の直下の部分には不純物は導入されず、チャネル形成領
域202が残った。その後、厚さ4000〜12000
Åの酸化珪素膜207をプラズマCVD法で形成する。
本実施例では酸化珪素膜207の厚さはゲイト電極と同
じ6000Åとした。(図2(A))
In this embodiment, phosphine (PH 3 ) diluted with hydrogen (for example, 1% PH 3 -99% H 2 ) is used as the doping gas. Acceleration voltage of 6
0 to 90 kV, for example, 80 kV, and the dose amount is 1 × 1
0 12 to 8 × 10 13 atoms / cm 2 , for example, 5 × 10 12 atoms / cm 2 . As a result, N-type low-concentration impurity regions 203 and 204 were formed. Also, the gate electrode 206
No impurity was introduced into a portion immediately below the channel forming region 202, and the channel forming region 202 remained. After that, the thickness is 4000 to 12000
The silicon oxide film 207 is formed by the plasma CVD method.
In this embodiment, the thickness of the silicon oxide film 207 is set to 6000 ° which is the same as that of the gate electrode. (Fig. 2 (A))

【0031】次に、異方性ドライエッチング法によっ
て、酸化珪素膜207および205をエッチングして、
ゲイト電極206の側面に側壁(サイドウォール)20
8を形成する。側壁208の幅はゲイト電極206の高
さと酸化珪素膜207の厚さによって決定される。本実
施例では、ほぼ6000Åであった。そして、イオン注
入法によってニッケルイオンを1×1012〜1×1014
原子/cm2 のドーズ量で導入した。加速電圧は10〜
20kVが適当であった。この際には、同じ低濃度不純
物領域203、204でも、側壁208の下の領域21
1、212にはニッケルが注入されず、露出された部分
209、210(これらは、後にソース/ドレイン領域
が形成される部分である)に主として注入される。(図
2(B))
Next, the silicon oxide films 207 and 205 are etched by an anisotropic dry etching method.
Side wall (side wall) 20 on the side surface of gate electrode 206
8 is formed. The width of the side wall 208 is determined by the height of the gate electrode 206 and the thickness of the silicon oxide film 207. In the present embodiment, it was approximately 6000 °. Then, nickel ions are implanted by ion implantation at a rate of 1 × 10 12 to 1 × 10 14.
Introduced at a dose of atoms / cm 2 . The accelerating voltage is 10
20 kV was appropriate. At this time, even in the same low-concentration impurity regions 203 and 204, the region 21 under the side wall 208 is formed.
Nickel is not implanted in 1, 212, but is mainly implanted in the exposed portions 209, 210 (these are the portions where the source / drain regions will be formed later). (FIG. 2 (B))

【0032】その後、イオンドーピング法によって、ゲ
イト電極206と側壁208をマスクにして、高濃度の
N型不純物(燐)を注入する。本実施例ではドーピング
ガスに水素希釈フォスフィン(例えば、5%PH3 −9
5%H2 )を用いて、加速電圧を10〜30kV、例え
ば20kVとし、ドーズ量を1×1014〜8×1015
子/cm2 、例えば、2×1014原子/cm2 とする。
この結果、ゲイト電極206と側壁208に覆われてい
ない領域には、N型の不純物が高濃度に注入されて、ソ
ース領域213、ドレイン領域214がそれぞれ形成さ
れる。また、ゲイト電極206、側壁208の直下の領
域には、不純物イオンが注入されないため、チャネル形
成領域202、低濃度不純物領域215、216として
残る。なお、ソース/ドレイン領域213、214の形
成された領域は、その前の工程でニッケルが注入された
領域209、210とほぼ同じであった。また、低濃度
不純物領域215、216が形成された領域は、その前
の工程でニッケルが注入されなかった領域211、21
2とほぼ同じである。そして、400〜580℃で熱ア
ニールすることにより、ソース/ドレイン領域213、
214、低濃度不純物領域215、216中の不純物を
活性化する。本実施例では、熱アニール条件は550
℃、2時間とした。(図2(C))
Thereafter, a high concentration N-type impurity (phosphorus) is implanted by ion doping using the gate electrode 206 and the side wall 208 as a mask. In this embodiment, doping gas is hydrogen-diluted phosphine (for example, 5% PH 3 -9).
Using 5% H 2 ), the acceleration voltage is set to 10 to 30 kV, for example, 20 kV, and the dose is set to 1 × 10 14 to 8 × 10 15 atoms / cm 2 , for example, 2 × 10 14 atoms / cm 2 .
As a result, an N-type impurity is implanted at a high concentration in a region not covered by the gate electrode 206 and the side wall 208, so that a source region 213 and a drain region 214 are formed. In addition, since impurity ions are not implanted into the region immediately below the gate electrode 206 and the side wall 208, the region remains as the channel formation region 202 and the low-concentration impurity regions 215 and 216. The regions where the source / drain regions 213 and 214 were formed were almost the same as the regions 209 and 210 into which nickel had been implanted in the previous step. The regions where the low-concentration impurity regions 215 and 216 are formed are regions 211 and 21 where nickel was not implanted in the previous step.
It is almost the same as 2. Then, by thermal annealing at 400 to 580 ° C., the source / drain regions 213,
214, the impurities in the low concentration impurity regions 215 and 216 are activated. In this embodiment, the thermal annealing condition is 550.
C. for 2 hours. (Fig. 2 (C))

【0033】その後、厚さ4000〜8000Åの窒化
珪素膜217をプラズマCVD法で堆積する。窒化珪素
膜217にソース領域213とのコンタクトホールを形
成する。そして、厚さ6000Åのアルミニウム膜をス
パッタリング法によってコンタクトホールに堆積して、
これをエッチングして、ソース電極218を形成する。
(図2(D))
Thereafter, a silicon nitride film 217 having a thickness of 4000 to 8000 ° is deposited by a plasma CVD method. A contact hole with the source region 213 is formed in the silicon nitride film 217. Then, an aluminum film having a thickness of 6000 mm is deposited on the contact holes by a sputtering method,
This is etched to form a source electrode 218.
(FIG. 2 (D))

【0034】さらに、プラズマCVD法によって、厚さ
2000〜4000Åの酸化珪素膜219を堆積する。
酸化珪素膜219、窒化珪素膜217をそれぞれエッチ
ングして、ドレイン領域214とのコンタクトホールを
形成する。そして、スパッタリング法によって、厚さ5
00〜1000Åの透明導電膜(例えば、インディウム
錫酸化物被膜)をコンタクトホールに堆積して、エッチ
ングして、画素電極220を形成する。以上の工程を経
て、アクティブマトリクス回路の薄膜トランジスタが作
製される。(図2(E))
Further, a silicon oxide film 219 having a thickness of 2000 to 4000 ° is deposited by a plasma CVD method.
The silicon oxide film 219 and the silicon nitride film 217 are each etched to form a contact hole with the drain region 214. Then, a thickness of 5
A transparent conductive film (for example, indium tin oxide film) having a thickness of 00 to 1000 ° is deposited in the contact hole and etched to form the pixel electrode 220. Through the above steps, a thin film transistor of an active matrix circuit is manufactured. (FIG. 2 (E))

【0035】得られた薄膜トランジスタのソース/ドレ
イン領域213、214およびチャネル形成領域202
のニッケルの濃度を2次イオン質量分析(SIMS)法
によって測定した。ソース/ドレイン領域213、21
4では1×1018〜5×10 18原子/cm3 程度、チャ
ネル形成領域202では測定限界(1×1016原子/c
3 )以下であった。特に、ソース/ドレイン領域21
3、214においては、膜の中央部で、ニッケルは濃度
が低い状態が観察され、その最低値が1×10 18原子/
cm3 であった。
The source / drain of the obtained thin film transistor
In regions 213 and 214 and channel formation region 202
Ion mass spectrometry (SIMS) method
Was measured by Source / drain regions 213, 21
4 × 1 × 1018~ 5 × 10 18Atom / cmThreeDegree, cha
The measurement limit (1 × 1016Atom / c
mThree) In particular, the source / drain regions 21
In Nos. 3 and 214, the nickel concentration was
Was observed, and the lowest value was 1 × 10 18atom/
cmThreeMet.

【0036】〔実施例2〕本実施例も液晶表示装置のア
クティブマトリクス回路のスイッチングトランジスタに
用いられるコプラナー型のNチャネル型TFTの作製に
関するもので、ソース/ドレイン領域の呼びかたについ
ても実施例1と同じである。図3に本実施例の作製工程
の断面図を示す。
[Embodiment 2] This embodiment also relates to the fabrication of a coplanar N-channel TFT used for a switching transistor of an active matrix circuit of a liquid crystal display device. Same as 1. FIG. 3 shows a cross-sectional view of the manufacturing process of this embodiment.

【0037】まず、基板(コーニング7059)301
上にスパッタリング法によって厚さ2000Åの酸化珪
素の下地膜302を形成する。さらに、プラズマCVD
法によって、厚さ300〜1000Å、例えば500Å
の真性(I型)のアモルファスシリコン膜を堆積する。
そして、このアモルファスシリコン膜を窒素雰囲気中、
400℃、1時間熱アニールして、膜に含有されている
水素を離脱させる。
First, the substrate (Corning 7059) 301
A 2000-nm-thick silicon oxide base film 302 is formed thereon by sputtering. Furthermore, plasma CVD
Depending on the method, a thickness of 300 to 1000 mm, for example, 500 mm
An intrinsic (I-type) amorphous silicon film is deposited.
Then, this amorphous silicon film is placed in a nitrogen atmosphere,
Thermal annealing is performed at 400 ° C. for 1 hour to release hydrogen contained in the film.

【0038】そして、レーザー光を照射して結晶化させ
た。レーザーとしては、KrFエキシマレーザー(波長
248nm)、ArFエキシマレーザー(波長193n
m)、XeClエキシマレーザー(波長308nm)、
XeFエキシマレーザー(波長353nm)のようなエ
キシマレーザー、あるいは、Nd:YAGレーザー(波
長1064nm)やその第2高調波(波長532nm)
もしくは第3高調波(波長355nm)のようなパルス
発振レーザーや、Arイオンレーザーのような連続発振
レーザーが好ましい。本実施例では、KrFエキシマレ
ーザーを用いる。エネルギー密度は320〜450mJ
/cm2 が適当であるが、最適なエネルギー密度は形成
されたシリコン膜によって変化するので、事前に条件を
だしをおこなって、最適なエネルギー密度を決定してお
く。
Then, it was crystallized by irradiating a laser beam. As a laser, a KrF excimer laser (wavelength 248 nm), an ArF excimer laser (wavelength 193n)
m), XeCl excimer laser (wavelength 308 nm),
Excimer laser such as XeF excimer laser (wavelength 353 nm), or Nd: YAG laser (wavelength 1064 nm) or its second harmonic (wavelength 532 nm)
Alternatively, a pulsed laser such as a third harmonic (wavelength: 355 nm) or a continuous wave laser such as an Ar ion laser is preferable. In this embodiment, a KrF excimer laser is used. Energy density is 320-450mJ
/ Cm 2 is appropriate, but since the optimum energy density varies depending on the formed silicon film, conditions are determined in advance to determine the optimum energy density.

【0039】その後、結晶化させたシリコン膜をエッチ
ングして、島状シリコン領域303を形成する。さら
に、モノシラン(SiH4 )と一酸化二窒素(N2 O)
を原料にして、rfプラズマCVD法により、厚さ10
00Åの酸化珪素膜304をゲイト絶縁膜として堆積す
る。本実施例では、モノシランを10SCCMで、一酸
化二窒素を100SCCMで反応室に導入し、基板温度
430℃、反応圧力0.3Torr、投入電力(13.
56MHz)250Wとした。これらの条件は使用する
反応装置によって変動する。上記の条件で作製した酸化
珪素膜304の成膜速度は約1000Å/分であり、フ
ッ酸1、酢酸50、フッ化アンモニウム50の混合溶液
(20℃)におけるエッチング速度は約1000Å/分
であった。
After that, the crystallized silicon film is etched to form an island-shaped silicon region 303. Further, monosilane (SiH 4 ) and dinitrogen monoxide (N 2 O)
Is used as a raw material, and a thickness of 10
A silicon oxide film 304 of 00 ° is deposited as a gate insulating film. In this embodiment, monosilane is introduced into the reaction chamber at 10 SCCM and nitrous oxide is introduced at 100 SCCM, the substrate temperature is 430 ° C., the reaction pressure is 0.3 Torr, and the input power (13.
(56 MHz) 250 W. These conditions vary depending on the reactor used. The film formation rate of the silicon oxide film 304 manufactured under the above conditions was about 1000 ° / min, and the etching rate in a mixed solution of hydrofluoric acid 1, acetic acid 50, and ammonium fluoride 50 (20 ° C.) was about 1000 ° / min. Was.

【0040】引き続いて、スパッタリング法によって、
厚さ2000〜8000Å、例えば4000Åのアルミ
ニウム膜を堆積する。そして、フォトレジストを塗布
し、公知のフォトリソグラフィー法によって、フォトレ
ジストのマスク306を形成する。なお、フォトレジス
トの密着性を良くするために、予めアルミニウム膜の表
面に極めて薄い(50〜200Å)陽極酸化膜(図示せ
ず)を形成しておく。フォトレジストのマスク306を
使用して、アルミニウム膜をエッチングして、ゲイト電
極305を形成する。なお、加熱や後の陽極酸化工程に
おける結晶の異常成長(ヒロック)の発生を抑制するた
めに、アルミニウムには0.1〜0.5重量%のスカン
ジウム(Sc)あるいはイットリウム(Y)を混入して
いる。(図3(A))
Subsequently, by a sputtering method,
An aluminum film having a thickness of 2000 to 8000, for example, 4000, is deposited. Then, a photoresist is applied, and a photoresist mask 306 is formed by a known photolithography method. In order to improve the adhesiveness of the photoresist, an extremely thin (50-200 °) anodic oxide film (not shown) is previously formed on the surface of the aluminum film. The gate electrode 305 is formed by etching the aluminum film using a photoresist mask 306. In addition, in order to suppress the occurrence of abnormal crystal growth (hillock) in the heating or subsequent anodic oxidation step, 0.1 to 0.5% by weight of scandium (Sc) or yttrium (Y) is mixed with aluminum. ing. (FIG. 3 (A))

【0041】次に、上にエッチングのマスクに用いたフ
ォトレジストのマスク306を残したまま、ゲイト電極
305に電解液中で電流を通じて陽極酸化して、厚さ1
〜5μm、例えば、厚さ2μmの陽極酸化物307を形
成する。電解液には、3〜20%のクエン酸もしくはシ
ョウ酸、燐酸、クロム酸、硫酸等の酸性水溶液を用い
て、10〜30Vの定電流を印加する。本実施例ではp
H=0.9〜1.0のシュウ酸溶液(30℃)中で10
Vの電流をゲイト電極305に印加して、陽極酸化し
た。陽極酸化物307の厚さは陽極酸化時間により制御
する。このようにして得られた陽極酸化物307は多孔
質のものであった。この陽極酸化工程においては、ゲイ
ト電極305とフォトレジストのマスク306の間に存
在する薄い陽極酸化膜によって、フォトレジストのマス
ク306から電流がリークすることを抑制することがで
き、ゲイト電極307の側面のみに陽極酸化物307を
形成させることができる。(図3(B))
Next, while leaving the photoresist mask 306 used as an etching mask thereon, the gate electrode 305 is anodized by passing a current in an electrolytic solution to a thickness of 1 μm.
An anodic oxide 307 having a thickness of 5 μm, for example, 2 μm is formed. A constant current of 10 to 30 V is applied to the electrolytic solution using a 3 to 20% acidic aqueous solution of citric acid or oxalic acid, phosphoric acid, chromic acid, sulfuric acid, or the like. In this embodiment, p
H = 0.9-1.0 in oxalic acid solution (30 ° C.)
A current of V was applied to the gate electrode 305 to perform anodic oxidation. The thickness of the anodic oxide 307 is controlled by the anodic oxidation time. The anodic oxide 307 thus obtained was porous. In this anodic oxidation step, a thin anodic oxide film existing between the gate electrode 305 and the photoresist mask 306 can prevent a current from leaking from the photoresist mask 306, and Only the anodic oxide 307 can be formed. (FIG. 3 (B))

【0042】次に、フォトレジストのマスク306を剥
離して、再び電解溶液中において、ゲイト電極305に
電流を印加する。これにより、ゲイト電極305の上面
および側面に陽極酸化物308が形成される。陽極酸化
物308は緻密で硬く、その後の加熱工程においてゲイ
ト電極305を保護する上で効果的である。電解液に
は、3〜10%の酒石液、硼酸、硝酸の少なくとも1つ
が含まれたpH=6.9〜7.1のエチレングルコール
アンモニア溶液を用いる。溶液の温度は10℃前後の室
温より低い方が良好な酸化膜が得られる。陽極酸化物3
08の厚さは印加電圧にほぼ比例し、印加電圧が150
Vで2000Åの陽極酸化物308が形成される。
Next, the photoresist mask 306 is peeled off, and a current is applied to the gate electrode 305 again in the electrolytic solution. Thus, anodic oxide 308 is formed on the upper surface and side surfaces of gate electrode 305. The anodic oxide 308 is dense and hard, and is effective in protecting the gate electrode 305 in a subsequent heating step. As the electrolytic solution, an ethylene glycol ammonia solution having a pH of 6.9 to 7.1 containing at least one of tartaric acid, boric acid, and nitric acid of 3 to 10% is used. If the temperature of the solution is lower than room temperature of about 10 ° C., a favorable oxide film can be obtained. Anodic oxide 3
08 is almost proportional to the applied voltage, and the applied voltage is 150
An anodic oxide 308 of 2000 ° at V is formed.

【0043】その後、ドライエッチング法によって酸化
珪素膜304をエッチングする。多孔質の陽極酸化物3
07はエッチングされないので、その下の酸化珪素膜3
04はエッチングされずに、ゲイト絶縁膜309として
残る。(図3(C))
Thereafter, the silicon oxide film 304 is etched by a dry etching method. Porous anodic oxide 3
07 is not etched, so that the silicon oxide film 3
04 remains as a gate insulating film 309 without being etched. (FIG. 3 (C))

【0044】その後、燐酸、酢酸、硝酸の混酸を用い
て、陽極酸化物307をエッチングする。このエッチン
グでは陽極酸化物307のみがエッチングされ、エッチ
ングレートは約600Å/分であった。酸化珪素のゲイ
ト絶縁膜309はそのまま残存する。
Thereafter, the anodic oxide 307 is etched using a mixed acid of phosphoric acid, acetic acid and nitric acid. In this etching, only the anodic oxide 307 was etched, and the etching rate was about 600 ° / min. The gate insulating film 309 of silicon oxide remains as it is.

【0045】次に、プラズマドーピング法によって、島
状シリコン領域303にゲイト電極305やゲイト絶縁
膜309をマスクにして、不純物(燐)を注入する。ド
ーピングガスにフォスフィン(PH3 )を用いて、2段
階のドーピングをおこなう。第1回目のドーピングは、
加速電圧を80kVとし、ドーズ量を5×1012原子/
cm2 とする。このドーピングでは加速度が大きいた
め、燐イオンはゲイト絶縁膜309を透過して、その下
の島状シリコン領域303にも注入されるが、この際の
ドーズ量は小さいので、低濃度不純物領域311、31
2が形成される。
Next, impurities (phosphorus) are implanted into the island-shaped silicon region 303 by using the gate electrode 305 and the gate insulating film 309 as a mask by a plasma doping method. Two-stage doping is performed using phosphine (PH 3 ) as a doping gas. The first doping is
The acceleration voltage is 80 kV and the dose is 5 × 10 12 atoms /
cm 2 . In this doping, the acceleration is large, so that phosphorus ions pass through the gate insulating film 309 and are also implanted into the island-shaped silicon region 303 therebelow. However, since the dose at this time is small, the low-concentration impurity region 311 31
2 are formed.

【0046】第2回目のドーピングは、第1回目よりも
加速度電圧を小さくして、ドーズ量を大きくする。ここ
では、加速電圧を30kVとし、ドーズ量を5×1014
原子/cm2 とする。このドーピングでは、加速度が小
さいために、燐イオンはゲイト絶縁膜309を透過でき
ず、主として島状シリコン領域303の露出した部分に
注入されて、ソース領域310、ドレイン領域313が
形成される。ソース/ドレイン領域310、313に
は、2回のドーピングとも不純物が注入され、2回目の
ドーズ量は1回目のドーピングよりも大きいので、高濃
度不純物領域となる。他方、ゲイト絶縁膜309の直下
には、2回目のドーピングでは不純物が注入されないの
で、低濃度不純物領域311、312として残り、特
に、ゲイト電極305の直下は2回のドーピングとも不
純物が注入されず、チャネル形成領域となる。
In the second doping, the acceleration voltage is made smaller and the dose is made larger than in the first doping. Here, the acceleration voltage is 30 kV, and the dose is 5 × 10 14
Atoms / cm 2 . In this doping, phosphorus ions cannot pass through the gate insulating film 309 due to a small acceleration, and are mainly implanted into the exposed portions of the island-shaped silicon regions 303 to form the source region 310 and the drain region 313. Impurities are implanted into the source / drain regions 310 and 313 in both dopings, and the second dose is larger than that in the first doping, so that the source / drain regions 310 and 313 are high-concentration impurity regions. On the other hand, the impurities are not implanted immediately below the gate insulating film 309 in the second doping, so that they remain as the low-concentration impurity regions 311 and 312. , A channel forming region.

【0047】その後、スピンコーティング法によって、
酢酸ニッケルの極めて薄い被膜314を形成する。ここ
では、酢酸ニッケルの10ppm水溶液を用い、これを
スピンコーティングし、スピン乾燥することにより、極
めて薄い酢酸ニッケルの被膜314を基板全面に形成す
る。なお、スピンコーティングに先立って、過酸化水素
水(もしくはそれとアンモニアの混合液)等で処理する
ことにより、ソース/ドレイン領域310、313の表
面に薄い酸化珪素膜を形成して、酢酸ニッケル溶液が弾
かれるのを防止しておく。(図3(D))
Thereafter, by spin coating,
An extremely thin coating 314 of nickel acetate is formed. Here, a 10 ppm aqueous solution of nickel acetate is used, spin-coated and spin-dried to form an extremely thin nickel acetate coating 314 over the entire surface of the substrate. Prior to the spin coating, a thin silicon oxide film is formed on the surfaces of the source / drain regions 310 and 313 by treating with a hydrogen peroxide solution (or a mixed solution thereof and ammonia) or the like. Prevent flipping. (FIG. 3 (D))

【0048】その後、窒素雰囲気中、450℃で4時間
熱アニールして、ソース/ドレイン領域310、31
3、および低濃度不純物領域311、312の不純物を
活性化させる。このとき、ソース/ドレイン領域31
0、313には酢酸ニッケルの被膜314が実質的に密
着している(厳密には、間に薄い酸化珪素膜が存在する
が、熱アニールの際にニッケルが拡散する上では何ら障
害とならない)が、酢酸ニッケルは400℃以上の温度
で容易に分解して、金属ニッケルとなり、ソース領域3
10、ドレイン領域313に拡散する。このニッケルの
触媒作用のため、ソース/ドレイン領域310、313
は再結晶化が容易に進行する。また、この熱アニールに
よって、低濃度不純物領域311、312も同時に活性
化される。
Thereafter, thermal annealing is performed at 450 ° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere to form source / drain regions 310 and 31.
3, and the impurities in the low concentration impurity regions 311 and 312 are activated. At this time, the source / drain regions 31
At 0 and 313, a nickel acetate coating 314 is substantially adhered (strictly, a thin silicon oxide film is present therebetween, but does not hinder the diffusion of nickel at the time of thermal annealing). However, nickel acetate is easily decomposed at a temperature of 400 ° C. or more to become metallic nickel, and the source region 3
10. Diffusion into the drain region 313. Because of the catalytic action of this nickel, the source / drain regions 310, 313
Recrystallization proceeds easily. Further, the low-concentration impurity regions 311 and 312 are simultaneously activated by this thermal annealing.

【0049】続いて、層間絶縁物として厚さ4000Å
の酸化珪素膜315をTEOSを原料にしてプラズマC
VD法によって堆積する。酸化珪素膜315にソース/
ドレイン領域310、313とのコンタクトホールをそ
れぞれ形成して、チタンとアルミニウムの多層膜によっ
てソース電極・配線316を形成する。ドレイン領域3
13のコンタクトホールにはこの段階では電極は形成し
ないでおく。続いて、プラズマCVD法により、厚さ2
000Åの窒化珪素膜315を堆積し、先に形成したド
レイン領域313とのコンタクトホールの内側に再び、
コンタクトホールを形成し、透明導電膜の画素電極31
8を形成して、ドレイン領域313と接続する。以上の
工程を経て、アクティブマトリクス回路の薄膜トランジ
スタが作製される。(図3(E))
Subsequently, as an interlayer insulating material, a thickness of 4000
Of silicon oxide film 315 of TEOS
It is deposited by the VD method. The silicon oxide film 315 has a source /
Contact holes with the drain regions 310 and 313 are formed respectively, and a source electrode / wiring 316 is formed by a multilayer film of titanium and aluminum. Drain region 3
No electrode is formed in the contact hole 13 at this stage. Subsequently, a thickness of 2
A silicon nitride film 315 is deposited to a thickness of 2,000 mm, and again inside the contact hole with the drain region 313 formed previously.
A contact hole is formed and a pixel electrode 31 of a transparent conductive film is formed.
8 is formed and connected to the drain region 313. Through the above steps, a thin film transistor of an active matrix circuit is manufactured. (FIG. 3 (E))

【0050】〔実施例3〕図4に本実施例で示すNチャ
ネル型TFTの作製工程を示す。まず、基板(コーニン
グ7059)401上にスパッタリング法によって厚さ
2000Åの酸化珪素の下地膜402を形成する。次に
プラズマCVD法によって、500Å厚の真性(I型)
のアモルファスシリコン膜を堆積する。このアモルファ
スシリコン膜を窒素雰囲気中、400℃、1時間熱アニ
ールして、膜に含有されている水素を離脱させる。次
に、アモルファスシリコン膜にレーザー光を照射して結
晶化させた。レーザーとしては、KrFエキシマレーザ
ー(波長248nm)を用いる。照射エネルギー密度
は、350mJ/cm2 とする。その後、結晶化させた
シリコン膜をエッチングして、島状シリコン領域403
を形成する。
[Embodiment 3] FIG. 4 shows a process of manufacturing an N-channel TFT shown in this embodiment. First, a 2000-nm-thick silicon oxide base film 402 is formed on a substrate (Corning 7059) 401 by a sputtering method. Next, by plasma CVD, an intrinsic (I type) having a thickness of 500 mm is formed.
Is deposited. This amorphous silicon film is thermally annealed in a nitrogen atmosphere at 400 ° C. for 1 hour to release hydrogen contained in the film. Next, the amorphous silicon film was irradiated with laser light to be crystallized. As a laser, a KrF excimer laser (wavelength: 248 nm) is used. The irradiation energy density is 350 mJ / cm 2 . After that, the crystallized silicon film is etched to form the island-shaped silicon region 403.
To form

【0051】さらにプラズマCVD法によって、ゲイト
絶縁膜となる厚さ1000Åの酸化珪素膜404を堆積
する。引き続いて、スパッタリング法によって、400
0Å厚のアルミニウム膜を堆積する。アルミニウム膜の
表面に、フォトレジストの密着性を良くするために、図
示しない陽極酸化膜を極めて薄く、50〜200Åの厚
さに形成する。そして、フォトレジストのマスク406
を形成し、アルミニウム膜をエッチングしてゲイト電極
405を形成する。なお、加熱や後の陽極酸化工程にお
ける結晶の異常成長(ヒロック)の発生を抑制するため
に、アルミニウムには.1〜0.5重量%のスカンジウ
ム(Sc)、あるいはイットリウム(Y)が混入されて
いる。(図4(A))
Further, a silicon oxide film 404 having a thickness of 1000 ° serving as a gate insulating film is deposited by a plasma CVD method. Subsequently, by sputtering, 400
A 0 ° thick aluminum film is deposited. On the surface of the aluminum film, an anodic oxide film (not shown) is formed to a very thin thickness of 50 to 200 ° in order to improve the adhesion of the photoresist. Then, a photoresist mask 406
Is formed, and an aluminum film is etched to form a gate electrode 405. In order to suppress the occurrence of abnormal growth of crystals (hillocks) in the heating and subsequent anodic oxidation steps, aluminum is added to aluminum. 1 to 0.5% by weight of scandium (Sc) or yttrium (Y) is mixed. (FIG. 4 (A))

【0052】ゲイト電極405上にはエッチングのマス
クに用いたフォトレジストのマスク406を残した状態
で、ゲイト電極405に電解液中で電流を流し、陽極酸
化して、厚さ1〜5μm、例えば、厚さ2μmの陽極酸
化物407を形成する。電解液には、3〜20%のクエ
ン酸もしくはショウ酸、燐酸、クロム酸、硫酸等の酸性
水溶液を用いて、10〜30Vの定電流を印加する。本
実施例ではpH=0.9〜1.0のシュウ酸溶液(30
℃)中で電圧を10Vとする。また、陽極酸化物407
の厚さは陽極酸化時間によって制御する。このようにし
て得られた陽極酸化物407は多孔質のものであった。
この陽極酸化工程においては、ゲイト電極405とフォ
トレジストのマスク406の間に存在する薄い陽極酸化
膜によって、フォトレジストのマスク406からの電流
のリークを抑制することができ、ゲイト電極405の側
面で選択的に陽極酸化を進行させることができる。(図
4(B))
With the photoresist mask 406 used as an etching mask left on the gate electrode 405, a current is passed through the gate electrode 405 in an electrolytic solution, and the gate electrode 405 is anodized to a thickness of 1 to 5 μm, for example. Then, an anodic oxide 407 having a thickness of 2 μm is formed. A constant current of 10 to 30 V is applied to the electrolytic solution using a 3 to 20% acidic aqueous solution of citric acid or oxalic acid, phosphoric acid, chromic acid, sulfuric acid, or the like. In this embodiment, the oxalic acid solution (30
C)) to a voltage of 10V. In addition, anodic oxide 407
Is controlled by the anodizing time. The anodic oxide 407 thus obtained was porous.
In this anodic oxidation step, current leakage from the photoresist mask 406 can be suppressed by a thin anodic oxide film present between the gate electrode 405 and the photoresist mask 406, and the side surface of the gate electrode 405 Anodization can be selectively advanced. (FIG. 4 (B))

【0053】次に、フォトレジストのマスク406を剥
離して、再び電解溶液中において、ゲイト電極405に
電流を印加した。このため、ゲイト電極の上面および側
面に陽極酸化物408が形成された。電解液には、3〜
10%の酒石液、硼酸、硝酸の少なくとも1つが含まれ
たpH=6.9〜7.1のエチレングルコールアンモニ
ア溶液を用いる。溶液の温度は10℃前後の室温より低
い方が良好な酸化膜が得られた。陽極酸化物408の厚
さは印加電圧にほぼ比例し、印加電圧が150Vで20
00Åの陽極酸化物408が形成される。この陽極酸化
物408は緻密で硬く、その後の加熱工程においてゲイ
ト電極405を保護する上で効果的である。
Next, the photoresist mask 406 was peeled off, and a current was applied to the gate electrode 405 again in the electrolytic solution. Therefore, an anodic oxide 408 was formed on the upper surface and side surfaces of the gate electrode. 3 ~
An ethylene glycol ammonia solution containing at least one of 10% tartaric acid, boric acid and nitric acid and having a pH of 6.9 to 7.1 is used. A better oxide film was obtained when the temperature of the solution was lower than room temperature around 10 ° C. The thickness of the anodic oxide 408 is almost proportional to the applied voltage.
An anodic oxide 408 of 00 ° is formed. The anodic oxide 408 is dense and hard, and is effective in protecting the gate electrode 405 in a subsequent heating step.

【0054】そしてドライエッチング法によって酸化珪
素膜404をエッチングする。この結果、島状シリコン
領域403の一部が露呈した。またこのエッチングにお
いては多孔質陽極酸化物407はエッチングされないの
で、その下の酸化珪素膜409はエッチングされずに、
ゲイト絶縁膜409として残る。その後、図示しない極
薄い酸化膜の形成後、スピンコーティング法によって、
酢酸ニッケルの極めて薄い被膜410を形成する。この
際、ニッケルは露呈した島状シリコン領域403の表面
に接した状態となり、ゲイト絶縁膜409の下側の島状
シリコン領域403はニッケルに触れない状態となる。
(図4(C))
Then, the silicon oxide film 404 is etched by a dry etching method. As a result, a part of the island-shaped silicon region 403 was exposed. Also, in this etching, the porous anodic oxide 407 is not etched, so the underlying silicon oxide film 409 is not etched,
The gate insulating film 409 remains. Then, after forming an extremely thin oxide film (not shown),
An extremely thin coating 410 of nickel acetate is formed. At this time, nickel comes into contact with the exposed surface of the island-shaped silicon region 403, and the island-shaped silicon region 403 below the gate insulating film 409 does not come into contact with nickel.
(FIG. 4 (C))

【0055】この状態で350℃の加熱処理を加えて、
露呈された島状シリコン領域403の表面にニッケルシ
リサイド層を形成する。次に多孔質陽極酸化物407を
エッチングによって除去する。こうして、図4(D)に
示す状態を得る。
In this state, a heat treatment at 350 ° C.
A nickel silicide layer is formed on the exposed surface of the island-shaped silicon region 403. Next, the porous anodic oxide 407 is removed by etching. Thus, the state shown in FIG. 4D is obtained.

【0056】次に、プラズマドーピング法によって、島
状シリコン領域403にゲイト電極405、ゲイト絶縁
膜409をマスクにして不純物(燐)を注入する。ドー
ピングガスにはフォスフィン(PH3 )を用いて、2段
階のドーピングを行う。第1回目のドーピングは、加速
電圧を80kVとし、ドーズ量を5×1012原子/cm
2 とする。このドーピングでは加速度が大きいため、燐
イオンはゲイト絶縁膜409を透過して、その下の島状
シリコン領域403にも注入されるが、この際のドーズ
量は小さいので、低濃度不純物領域412、413がそ
れぞれ形成される。
Next, an impurity (phosphorus) is implanted into the island-shaped silicon region 403 using the gate electrode 405 and the gate insulating film 409 as a mask by a plasma doping method. Phosphine (PH 3 ) is used as a doping gas to perform two-step doping. The first doping is performed at an acceleration voltage of 80 kV and a dose of 5 × 10 12 atoms / cm 2.
Assume 2 . In this doping, the acceleration is large, so that the phosphorus ions pass through the gate insulating film 409 and are also implanted into the island-like silicon region 403 thereunder. However, since the dose at this time is small, the low-concentration impurity regions 412, 413 are respectively formed.

【0057】引き続いて、第2回目のドーピングを行
う。第2回目のドーピングでは、第1回目よりも加速度
電圧を小さくして、ドーズ量を大きくする。ここでは、
加速電圧を30kVとし、ドーズ量を5×1014原子/
cm2 とする。このドーピングでは、加速度が小さいた
め、燐イオンはゲイト絶縁膜409を透過できず、主と
して島状シリコン領域403の露出された部分に注入さ
れ、ソース領域411、ドレイン領域414が形成され
る。ソース/ドレイン領域411、414には、2回の
ドーピングとも不純物が注入され、2回目のドーズ量は
第1段階のドーピングよりも大きいので、高濃度不純物
領域となる。他方、ゲイト絶縁膜409の直下には、2
回目のドーピングでは不純物が注入されないので、低濃
度不純物領域412、413として残り、特に、ゲイト
電極405の直下は2回のドーピングとも不純物が注入
されないので、チャネル形成領域となる。
Subsequently, a second doping is performed. In the second doping, the acceleration voltage is made smaller and the dose is made larger than in the first doping. here,
The acceleration voltage is 30 kV and the dose is 5 × 10 14 atoms /
cm 2 . In this doping, since the acceleration is small, phosphorus ions cannot pass through the gate insulating film 409 and are mainly implanted into the exposed portions of the island-shaped silicon region 403, so that the source region 411 and the drain region 414 are formed. Impurities are implanted into the source / drain regions 411 and 414 in both of the two dopings, and the second dose is larger than that in the first stage doping, so that the regions are high-concentration impurity regions. On the other hand, immediately below the gate insulating film 409, 2
Since no impurity is implanted in the second doping, the impurity remains as low-concentration impurity regions 412 and 413. In particular, immediately below the gate electrode 405, no impurity is implanted in both of the two dopings, so that a channel forming region is formed.

【0058】その後、窒素雰囲気中、450℃で4時間
熱アニールすることによって、ソース/ドレイン領域4
11、414、低濃度不純物領域412、413中の不
純物を活性化させる。ソース/ドレイン領域411、4
14には酢酸ニッケル膜の被膜415が実質的に密着し
ている(厳密には、間に薄い酸化珪素膜が存在するが、
熱アニールの際にニッケルが拡散する上では何ら障害と
ならない)が、酢酸ニッケルは400℃以上の温度で容
易に分解して金属ニッケルとなり、ソース領域411、
ドレイン領域414に拡散する。このニッケルの触媒作
用により、ソース/ドレイン領域411、414が容易
に再結晶化される。また熱アニールによって、低濃度不
純物領域412、413も同時に活性化される。
After that, thermal annealing is performed at 450 ° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere to thereby form the source / drain regions 4.
11 and 414, the impurities in the low concentration impurity regions 412 and 413 are activated. Source / drain regions 411, 4
14 has a nickel acetate film 415 substantially adhered thereto (strictly, a thin silicon oxide film exists between them,
This does not hinder the diffusion of nickel during thermal annealing), but nickel acetate is easily decomposed at a temperature of 400 ° C. or higher to become metallic nickel, and the source region 411,
Diffusion into the drain region 414. Due to the catalytic action of nickel, the source / drain regions 411 and 414 are easily recrystallized. Further, the low-concentration impurity regions 412 and 413 are simultaneously activated by the thermal annealing.

【0059】続いて、層間絶縁物として厚さ4000Å
の酸化珪素膜416をTEOSを原料とするプラズマC
VD法によって堆積し、これにソース/ドレイン領域4
11、414とのコンタクトホールそれぞれを形成す
る。そして、チタンとアルミニウムの多層膜によってソ
ース電極・配線417を形成する。この段階では、ドレ
イン領域414のコンタクトホールには電極は形成しな
いでおく。
Then, as an interlayer insulator, a thickness of 4000
Of silicon oxide film 416 of plasma C
The source / drain regions 4 are deposited by the VD method.
Contact holes 11 and 414 are formed. Then, a source electrode / wiring 417 is formed by a multilayer film of titanium and aluminum. At this stage, no electrode is formed in the contact hole of the drain region 414.

【0060】続いて、プラズマCVD法によって厚さ2
000Åの窒化珪素膜418を堆積し、先に形成された
ドレイン領域414のコンタクトホールの内側に更にコ
ンタクトホールを形成し、透明導電膜の画素電極419
を形成して、ドレイン領域414と接続する。以上の工
程によって薄膜トランジスタが作製される。(図4
(E))
Subsequently, the thickness 2 was formed by the plasma CVD method.
A silicon nitride film 418 is deposited to a thickness of 2,000 °, a contact hole is further formed inside the contact hole of the drain region 414 formed earlier, and a pixel electrode 419 of a transparent conductive film is formed.
Is formed and connected to the drain region 414. Through the above steps, a thin film transistor is manufactured. (FIG. 4
(E))

【0061】[0061]

【効果】本発明は、触媒元素により、ソース/ドレイン
領域を良好に活性化することができるため、特性の優れ
た結晶性の薄膜トランジスタを得ることができる。
According to the present invention, since the source / drain regions can be favorably activated by the catalytic element, a crystalline thin film transistor having excellent characteristics can be obtained.

【0062】また、本発明は、ソース/ドレイン領域に
触媒元素を所定の濃度で添加するようにしたため、例え
ば450℃、4時間のような低温、かつ短時間で、ソー
ス/ドレイン領域にドーピングされた導伝型を付与する
不純物を活性化することが可能になる。このため、スル
ープットを向上させることができる。加えて、従来、6
00℃以上のプロセスを採用した場合にはガラス基板の
縮みが歩留り低下の原因として問題となっていたが、本
発明を利用することによってそのような問題点が一気に
解消できる。液晶表示装置の薄膜トランジスタの作製工
程に応用した場合には、量産性の向上と、特性の改善と
が図られる。
Further, in the present invention, since the catalyst element is added to the source / drain region at a predetermined concentration, the source / drain region is doped at a low temperature such as 450 ° C. for 4 hours and in a short time. It is possible to activate the impurity imparting the conductivity type. For this reason, the throughput can be improved. In addition, 6
When a process at a temperature of 00 ° C. or higher is employed, shrinkage of the glass substrate has been a problem as a cause of a decrease in yield. However, such a problem can be solved at a stretch by using the present invention. When applied to the manufacturing process of a thin film transistor of a liquid crystal display device, improvement in mass productivity and improvement in characteristics are achieved.

【0063】また、低温、短時間で処理できることは、
大面積な基板を一度に処理できることを意味するもので
ある。従って、大面積な基板上に多数の薄膜トランジス
タを形成することで、1枚の基板から多くの半導体回路
(マトリクス回路等)を切りだすことができるので、回
路や装置の単価を大幅に低下させることができる。以上
のように本発明は工業上有益な発明である。
The fact that the treatment can be performed at a low temperature in a short time is as follows.
This means that a large area substrate can be processed at a time. Therefore, by forming a large number of thin film transistors over a large substrate, a large number of semiconductor circuits (such as a matrix circuit) can be cut out from one substrate, so that the cost of circuits and devices can be significantly reduced. Can be. As described above, the present invention is an industrially useful invention.

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

【図1】本発明のTFTの概念図を示す。FIG. 1 shows a conceptual diagram of a TFT of the present invention.

【図2】実施例1の作製工程断面図を示す。FIG. 2 shows a cross-sectional view of a manufacturing process in Example 1.

【図3】実施例2の作製工程断面図を示す。FIG. 3 shows a cross-sectional view of a manufacturing process in Example 2.

【図4】実施例3の作製工程断面図を示す。FIG. 4 shows a cross-sectional view of a manufacturing process in Example 3.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101・・・基板 102・・・ゲイト絶縁膜 103・・・ゲイト電極 104・・・チャネル形成領域 105・・・ソース 106、107・・・低濃度不純物領域 108・・・ドレイン 109・・・層間絶縁物 110・・・ソース電極 111・・・ドレイン電極 112、113・・・低濃度不純物領域とチャネル形成
領域の境界 121・・・基板 122・・・ゲイト電極 123・・・ゲイト絶縁膜 124・・・チャネル形成領域 125・・・ソース 126、127・・・低濃度不純物領域 128・・・ドレイン 129・・・ソース電極 130・・・ドレイン電極 131、132・・・低濃度不純物領域とチャネル形成
領域の境界
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Substrate 102 ... Gate insulating film 103 ... Gate electrode 104 ... Channel formation region 105 ... Source 106, 107 ... Low-concentration impurity region 108 ... Drain 109 ... Interlayer Insulator 110 ・ ・ ・ Source electrode 111 ・ ・ ・ Drain electrode 112,113 ・ ・ ・ Boundary between low concentration impurity region and channel formation region 121 ・ ・ ・ Substrate 122 ・ ・ ・ Gate electrode 123 ・ ・ ・ Gate insulating film 124 ・..Channel forming region 125 ... Source 126, 127 ... Low concentration impurity region 128 ... Drain 129 ... Source electrode 130 ... Drain electrode 131,132 ... Low concentration impurity region and channel formation Area boundaries

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】絶縁表面上に形成された結晶性シリコン膜
と、ゲート絶縁膜を介して前記チャネル形成領域の上方
に形成されたゲート電極とを有する薄膜トランジスタに
おいて、前記結晶性シリコン膜は、チャネル形成領域
と、ソース領域と、ドレイン領域と、前記チャネル形成
領域と前記ソース領域との間に低濃度不純物領域と、前
記チャネル形成領域と前記ドレイン領域との間に低濃度
不純物領域とを含み、前記ソース領域および前記ドレイ
ン領域は、アモルファスシリコン膜の結晶化を促進する
触媒元素を1×1017原子/cm3を越える濃度で含み、
前記チャネル形成領域の前記触媒元素の濃度は、1×1
17原子/cm3未満であり、前記ソース領域および前記
ドレイン領域は、燐を含むことを特徴とする薄膜トラン
ジスタ。
1. A thin film transistor having a crystalline silicon film formed on an insulating surface and a gate electrode formed above the channel formation region via a gate insulating film, wherein the crystalline silicon film has a channel A formation region, a source region, a drain region, a low-concentration impurity region between the channel formation region and the source region, and a low-concentration impurity region between the channel formation region and the drain region; The source region and the drain region include a catalyst element that promotes crystallization of the amorphous silicon film at a concentration exceeding 1 × 10 17 atoms / cm 3 ,
The concentration of the catalyst element in the channel forming region is 1 × 1
A thin film transistor, which is less than 0 17 atoms / cm 3 , wherein the source region and the drain region contain phosphorus.
【請求項2】絶縁表面上に形成された結晶性シリコン膜
と、ゲート絶縁膜を介して前記チャネル形成領域の下方
に形成されたゲート電極とを有する薄膜トランジスタに
おいて、前記結晶性シリコン膜は、チャネル形成領域
と、ソース領域と、ドレイン領域と、前記チャネル形成
領域と前記ソース領域との間に低濃度不純物領域と、前
記チャネル形成領域と前記ドレイン領域との間に低濃度
不純物領域とを含み、前記ソース領域および前記ドレイ
ン領域は、アモルファスシリコン膜の結晶化を促進する
触媒元素を1×1017原子/cm3を越える濃度で含み、
前記チャネル形成領域の前記触媒元素の濃度は、1×1
17原子/cm3未満であり、前記ソース領域および前記
ドレイン領域は、燐を含むことを特徴とする薄膜トラン
ジスタ。
2. A thin film transistor having a crystalline silicon film formed on an insulating surface and a gate electrode formed below the channel formation region via a gate insulating film, wherein the crystalline silicon film has a channel A formation region, a source region, a drain region, a low-concentration impurity region between the channel formation region and the source region, and a low-concentration impurity region between the channel formation region and the drain region; The source region and the drain region include a catalyst element that promotes crystallization of the amorphous silicon film at a concentration exceeding 1 × 10 17 atoms / cm 3 ,
The concentration of the catalyst element in the channel forming region is 1 × 1
A thin film transistor, which is less than 0 17 atoms / cm 3 , wherein the source region and the drain region contain phosphorus.
【請求項3】請求項1又は2において、前記触媒元素
は、ニッケル、鉄、コバルト、パラジウム又は白金を含
んでいることを特徴とする薄膜トランジスタ。
3. The thin film transistor according to claim 1, wherein the catalyst element contains nickel, iron, cobalt, palladium or platinum.
【請求項4】請求項1乃至3のいずれか1項において、
前記ソース領域および前記ドレイン領域のシート抵抗が
10kΩ/□以下であることを特徴とする薄膜トランジ
スタ。
4. The method according to claim 1, wherein
A thin film transistor, wherein the source region and the drain region have a sheet resistance of 10 kΩ / □ or less.
【請求項5】請求項1乃至4のいずれか1項において、
前記触媒元素の濃度は、2次イオン質量分析法の最低値
により決定されることを特徴とする薄膜トランジスタ。
5. The method according to claim 1, wherein
The thin film transistor according to claim 1, wherein the concentration of the catalyst element is determined by a minimum value of a secondary ion mass spectrometry.
【請求項6】請求項1乃至5のいずれか1項において、
前記薄膜トランジスタは、表示装置に用いられることを
特徴とする薄膜トランジスタ。
6. The method according to claim 1, wherein
The thin film transistor is used for a display device.
JP2000034775A 1994-09-30 2000-02-14 Thin film transistor Expired - Fee Related JP3181901B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000034775A JP3181901B2 (en) 1994-09-30 2000-02-14 Thin film transistor

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP6-261170 1994-09-30
JP26117094 1994-09-30
JP2000034775A JP3181901B2 (en) 1994-09-30 2000-02-14 Thin film transistor

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP27474795A Division JP3181817B2 (en) 1994-09-30 1995-09-28 Thin film transistor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000216402A true JP2000216402A (en) 2000-08-04
JP3181901B2 JP3181901B2 (en) 2001-07-03

Family

ID=26544952

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000034775A Expired - Fee Related JP3181901B2 (en) 1994-09-30 2000-02-14 Thin film transistor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3181901B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002367905A (en) * 2001-04-06 2002-12-20 Seiko Epson Corp Method of manufacturing thin film semiconductor device
KR100753635B1 (en) 2005-06-28 2007-09-28 네오폴리((주)) Method of Fabricating Thin Film Transistor Having LDD Structure Using MILC

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002367905A (en) * 2001-04-06 2002-12-20 Seiko Epson Corp Method of manufacturing thin film semiconductor device
JP4642310B2 (en) * 2001-04-06 2011-03-02 セイコーエプソン株式会社 Thin film semiconductor device manufacturing method and thin film semiconductor device
KR100753635B1 (en) 2005-06-28 2007-09-28 네오폴리((주)) Method of Fabricating Thin Film Transistor Having LDD Structure Using MILC

Also Published As

Publication number Publication date
JP3181901B2 (en) 2001-07-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5977559A (en) Thin-film transistor having a catalyst element in its active regions
KR100197780B1 (en) Tr and semicoductor circuit fabrication method
US6627487B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US5646424A (en) Transistor device employing crystallization catalyst
JP3539821B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
KR0157471B1 (en) Transistor and method for producing the same
US5946560A (en) Transistor and method of forming the same
JP3869189B2 (en) Method for manufacturing thin film transistor
US6261875B1 (en) Transistor and process for fabricating the same
JPH0758339A (en) Semiconductor device and its production
JP3359689B2 (en) Semiconductor circuit and manufacturing method thereof
US6458200B1 (en) Method for fabricating thin-film transistor
JP3514891B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP3181901B2 (en) Thin film transistor
JP3181817B2 (en) Thin film transistor
JP3134910B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device and method for manufacturing integrated circuit for liquid crystal display
JPH11160736A (en) Active matrix device
JP3535465B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3316201B2 (en) Semiconductor circuit
JP3333489B2 (en) Method for manufacturing thin film transistor
JP3075498B2 (en) Method for manufacturing thin film transistor
JPH11243212A (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2000216089A (en) Manufacture of semiconductor device
JP3316203B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH11330488A (en) Semiconductor device and its manufacture

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080420

Year of fee payment: 7

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090420

Year of fee payment: 8

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100420

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100420

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100420

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110420

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110420

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120420

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130420

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130420

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140420

Year of fee payment: 13

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees