JP2001085701A - Element having multilayer structure, its manufacturing device and its manufacturing method - Google Patents

Element having multilayer structure, its manufacturing device and its manufacturing method

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JP2001085701A
JP2001085701A JP2000104690A JP2000104690A JP2001085701A JP 2001085701 A JP2001085701 A JP 2001085701A JP 2000104690 A JP2000104690 A JP 2000104690A JP 2000104690 A JP2000104690 A JP 2000104690A JP 2001085701 A JP2001085701 A JP 2001085701A
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thin film
substrate
film
forming
semiconductor
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Mutsumi Yamamoto
睦 山本
Mikihiko Nishitani
幹彦 西谷
Teru Nishitani
輝 西谷
Masahiro Sakai
全弘 坂井
Shinji Goto
真志 後藤
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Panasonic Holdings Corp
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To manufacture the thin film transistor of a MOS-type structure corresponding to the forming condition of an amorphous semiconductor film by executing a first process, a measuring process and a second process respectively in prescribed cleaning atmosphere. SOLUTION: A valve V for supplying/interrupting gas and a pump P for forced exhaust are connected to a room 7. The valves V and the pumps P are similarly and individually installed in other rooms 1 to 6 except for the room 7. In a carry-in/out room 2, a treated substrate is taken in from outside and the atmosphere is vacuumed from air. In two film-forming rooms 3 and 4, amorphous silicon and the like are formed on the substrate by a plasma CVD method in the raw material gas atmosphere outside the rooms. The heat treatment room 6 heat-treats the respective thin films formed on the surface of the substrate at prescribed temperature and atmosphere. The measurement room 7 measures the prescribed value of physical property such as density and the like in the substrate itself in reduced pressure or in the prescribed atmosphere in accordance with the content.

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、多層構造を有する
素子、その素子の製造装置、及びその素子の製造方法に
関する。
The present invention relates to a device having a multilayer structure, an apparatus for manufacturing the device, and a method for manufacturing the device.

【0002】詳しくは、特に、薄膜トランジスタのエキ
シマレーザー等を用いての改質に好適に実施することが
できる製造装置、及び製造方法に関する。また、アクテ
ィブマトリックス型液晶表示装置や、センサアレイ、S
RAM(Static Random Access Memory)等に適用され
るトップゲート型薄膜トランジスタ及びその製造方法並
びにトップゲート型薄膜トランジスタアレイに好適に実
施することができる製造装置、及び製造方法に関する。
また、プラズマCVD法により膜中水素濃度の低いアモ
ルファスシリコン膜を低温で容易に形成することができ
る方法に関する。
More particularly, the present invention relates to a manufacturing apparatus and a manufacturing method which can be suitably implemented for modifying a thin film transistor using an excimer laser or the like. Also, an active matrix type liquid crystal display device, a sensor array,
The present invention relates to a top-gate thin film transistor applied to a RAM (Static Random Access Memory) and the like, a method of manufacturing the same, a manufacturing apparatus and a manufacturing method which can be suitably applied to a top-gate thin film transistor array.
Further, the present invention relates to a method for easily forming an amorphous silicon film having a low hydrogen concentration in a film at a low temperature by a plasma CVD method.

【0003】[0003]

【従来の技術】多層構造を有する素子の一例として薄膜
トランジスタ(TFT,Thin film Tran
sistor)について、その背景技術について説明す
る。
2. Description of the Related Art As an example of an element having a multilayer structure, a thin film transistor (TFT, Thin film Trans) is used.
Sistor) will be described with respect to its background art.

【0004】(第1の背景技術とその課題)MOS型の
構造を有する様な薄膜トランジスタ(TFT,Thin
filmTransistor)において特にそうで
あるが、その性能を左右する大きな要素として、(1)
半導体(材料)薄膜の結晶性向上(ダメージの回復)、
(2)半導体薄膜と絶縁膜界面の欠陥低減、(3)半導
体薄膜と絶縁膜界面の清浄度の向上、が挙げられる。
(First Background Art and Problems) A thin film transistor (TFT, Thin) having a MOS type structure
As is particularly the case in filmtransistors, the major factors affecting its performance are (1)
Improvement of crystallinity of semiconductor (material) thin film (recovery of damage),
(2) Reduction of defects at the interface between the semiconductor thin film and the insulating film, and (3) Improvement of cleanliness at the interface between the semiconductor thin film and the insulating film.

【0005】単結晶シリコンを基板に用いるようなLS
Iの製造工程においては、基本的に1000℃近い高温
プロセスを用いることができるため、エピタキシャル成
長法による多結晶シリコンの形成や高温熱処理によるダ
メージの回復、或いは熱酸化法による絶縁膜の形成等、
上記課題を解決する手法が確立されている。
LS such as using single crystal silicon for the substrate
In the manufacturing process of I, since a high-temperature process close to 1000 ° C. can be basically used, formation of polycrystalline silicon by an epitaxial growth method, recovery from damage by a high-temperature heat treatment, or formation of an insulating film by a thermal oxidation method,
Techniques for solving the above problems have been established.

【0006】一方、液晶表示装置では基板に透光性のガ
ラスを用いるため、TFTアレイの作成に600℃以上
の高温の製造工程を用いることができない。そこで、半
導体薄膜や絶縁膜の形成には低温での薄膜形成が可能な
プラズマCVD法や常圧CVD法等の手法が用いられて
いる。
On the other hand, in a liquid crystal display device, since a translucent glass is used for a substrate, a manufacturing process at a high temperature of 600 ° C. or more cannot be used for forming a TFT array. Therefore, a method such as a plasma CVD method or a normal pressure CVD method capable of forming a thin film at a low temperature is used for forming a semiconductor thin film or an insulating film.

【0007】ところで、近年のTFTの高性能化のもと
で、半導体薄膜として従来の非晶質シリコンに代えて多
結晶シリコンを用いたTFTが開発されている。
[0007] With the recent increase in performance of TFTs, TFTs using polycrystalline silicon as a semiconductor thin film instead of conventional amorphous silicon have been developed.

【0008】さて、この多結晶シリコンの形成方法の一
つとして、例えばエキシマレーザー光のような半導体薄
膜に吸収される強力な光を基板上に形成された非晶質シ
リコン膜や微結晶シリコン膜に照射してこれらを一旦溶
融させ、その後結晶化したりあるいは単一若しくは大き
な結晶からなるシリコン膜(多結晶シリコン膜)とした
り、更にはこの形成された結晶粒子の欠陥を除去して改
質する技術が開発されている。
As one method of forming the polycrystalline silicon, for example, an amorphous silicon film or a microcrystalline silicon film formed on a substrate by intense light absorbed by a semiconductor thin film such as excimer laser light. To melt them once and then crystallize them, or form a silicon film (polycrystalline silicon film) consisting of a single or large crystal, and further remove and reform the defects of the formed crystal grains. Technology is being developed.

【0009】また、従来TFTアレイを駆動するための
LSIをTAB(粘着テープ上にICがあり、テープを
基板に貼り付ける)やCOG(ICをガラス基板に貼り
付ける)の様な技術を用いてガラス基板の周辺に実装し
ていたが、LSIが高価である上に工程の歩留まりがあ
まり高くないため、この実装工程に代えて、ガラス基板
上に直接画素部等の駆動回路部を作り込む方法が試みら
れている。
Conventionally, an LSI for driving a TFT array is formed by using a technology such as TAB (IC is provided on an adhesive tape and the tape is attached to a substrate) or COG (IC is attached to a glass substrate). Although mounted on the periphery of the glass substrate, the LSI is expensive and the yield of the process is not so high. Therefore, instead of this mounting process, a method in which a drive circuit unit such as a pixel unit is directly formed on the glass substrate Have been tried.

【0010】具体的には、シリコンからなる半導体層を
設け、更に基板上の画素やその駆動回路の位置に対応し
てこの半導体層を孤立化し(いわゆるパターニング)、
更にこの孤立化した半導体の所定の領域、例えばソース
電極、ドレイン電極、ゲート電極との接続部やその近傍
に、直接若しくは絶縁膜等を介してボロン(硼素、B)
やリン(燐、P)等特定の不純物を注入することでn型
及びp型の半導体を同一基板上に形成してMOS型の半
導体デバイスを作成するものである。
Specifically, a semiconductor layer made of silicon is provided, and this semiconductor layer is isolated (so-called patterning) in accordance with the position of the pixel on the substrate and the position of its driving circuit.
Further, in a predetermined region of the isolated semiconductor, for example, at a connection portion with a source electrode, a drain electrode, or a gate electrode or in the vicinity thereof, boron (boron, B) is directly or through an insulating film or the like.
The n-type and p-type semiconductors are formed on the same substrate by injecting a specific impurity such as phosphorus or phosphorus (phosphorus, P) to form a MOS type semiconductor device.

【0011】ところで、高い性能のトランジスタ(素
子)あるいはそのための半導体(材料)を得る上では、
前述のごとく、(1)半導体薄膜の結晶性向上、(2)
半導体薄膜と絶縁膜界面の欠陥低減、(3)半導体薄膜
と絶縁膜界面の清浄度の向上、等が重要であるが、上記
従来技術では、以下のような問題がある。
By the way, in order to obtain a high-performance transistor (element) or a semiconductor (material) therefor,
As described above, (1) improving the crystallinity of the semiconductor thin film, (2)
It is important to reduce defects at the interface between the semiconductor thin film and the insulating film, and (3) to improve the cleanliness at the interface between the semiconductor thin film and the insulating film. However, the above-described conventional technology has the following problems.

【0012】基板上に多結晶シリコン膜を形成して、多
数の薄膜トランジスタ素子を製造(形成)する場合に
は、例えばプラズマCVD法で基板上に非晶質シリコン
膜を一旦形成した後、レーザー光を照射してこの非晶質
シリコン膜を多結晶シリコン膜にする。そして、この結
晶化は、非晶質シリコン膜に吸収されたレーザー光のエ
ネルギーが熱に変換されることで薄膜内部の温度が上昇
し、非晶質のシリコンが一旦溶融し、再度固化する際に
結晶化する過程と考えられる。
When a polycrystalline silicon film is formed on a substrate and a large number of thin film transistors are manufactured (formed), an amorphous silicon film is first formed on the substrate by, for example, a plasma CVD method, and then a laser beam is formed. To convert the amorphous silicon film into a polycrystalline silicon film. This crystallization occurs when the energy of the laser light absorbed by the amorphous silicon film is converted into heat, so that the temperature inside the thin film rises, and the amorphous silicon melts once and solidifies again. This is considered to be a process of crystallization.

【0013】そのため、形成される多結晶シリコン膜の
特性(結晶性、結晶粒径、ひいては電界効果移動度等)
は、光を吸収するシリコン膜の物性(ここに言う物性と
は、レーザー光の照射により溶融、固化そして再結晶す
るのに影響する性質という意味であり、具体的には膜
厚、原子密度、含有される水素等の不純物の濃度等を指
す)に大きく依存する。具体的には、例えば膜厚や原子
密度は溶融に必要な熱に直接関係するし、水素の含有量
が多いと一部とはいえシリコンの飛散等が生じうる。
Therefore, the characteristics (crystallinity, crystal grain size, and field effect mobility, etc.) of the formed polycrystalline silicon film
Is the physical property of the silicon film that absorbs light (the physical property here refers to the property that affects the melting, solidification, and recrystallization by irradiation with laser light; specifically, the film thickness, atomic density, The concentration of impurities such as hydrogen contained therein). Specifically, for example, the film thickness and the atomic density are directly related to the heat required for melting, and if the content of hydrogen is large, scattering of silicon may occur even though it is a part.

【0014】従って、レーザー光を照射する前に、あら
かじめそれぞれの非晶質シリコン膜の物性値を検査、測
定しておき、その結果をもとに照射するレーザー光のエ
ネルギー密度等を最適化する等の措置を採る必要があ
る。
Therefore, before irradiating the laser beam, the physical property value of each amorphous silicon film is inspected and measured in advance, and based on the result, the energy density and the like of the irradiating laser beam are optimized. It is necessary to take measures such as.

【0015】さて、多くの場合、成膜条件を一定にすれ
ば原子密度や不純物濃度はさほど大きく変化しないが、
溶融に直接関係する膜厚は数%の範囲で変動する。
In many cases, if the film forming conditions are fixed, the atomic density and the impurity concentration do not change so much.
The film thickness directly related to melting varies in the range of a few percent.

【0016】そこで特に、非晶質シリコン膜の膜厚に応
じて照射するレーザー光のエネルギー密度を最適化する
必要があるが、膜厚の測定はミクロンやオングストロー
ムのオーダの精度が必要なこともあり、通常、製膜後一
旦真空中より大気中へ出して行われる。
In particular, it is necessary to optimize the energy density of the laser light to be applied in accordance with the thickness of the amorphous silicon film. However, the measurement of the thickness requires accuracy on the order of microns or Angstroms. In general, after the film is formed, the film is once taken out of the vacuum to the atmosphere.

【0017】しかしながら、測定室等がいかに高性能
(HEPA)フィルターで清浄化されているとはいえ、
非晶質シリコン膜を一旦室内空気に晒すと、その表面に
自然酸化膜が形成されたり大気中の汚染物質、特にTF
Tの形成された基板の製造ではどうしても強酸を使用す
るが、この強酸によりフィルターのガラス繊維が侵さ
れ、その中のボロンに汚染されたりしてしまう。このた
め、レーザー照射による結晶化過程が不安定になった
り、多結晶膜中に意図せざる不純物としてのボロンが混
入して素子の性能を劣化させたりしてしまう。
However, no matter how much the measuring chamber etc. is cleaned with a high performance (HEPA) filter,
Once the amorphous silicon film is exposed to room air, a natural oxide film is formed on its surface or pollutants in the atmosphere, especially TF
Although a strong acid is absolutely used in the manufacture of the substrate on which T is formed, the glass fiber of the filter is attacked by the strong acid, and the boron contained therein is contaminated. For this reason, the crystallization process by laser irradiation becomes unstable, and boron as an unintended impurity is mixed into the polycrystalline film, thereby deteriorating the performance of the element.

【0018】また、多結晶シリコン膜を形成後、その表
面にゲート絶縁膜を形成する際にも、従来の製造装置で
は、一旦外気に晒した後プラズマCVD装置等に移して
絶縁膜を形成するため、移す際に多結晶シリコン膜表面
に不安定な自然酸化膜が形成されたり、大気中の不純物
に汚染されたりしてしまう。このため、この面からも半
導体/絶縁膜界面の特性を著しく低下させてしまい、薄
膜トランジスタの性能を低下させる一因となっていた。
In addition, when a gate insulating film is formed on the surface of a polycrystalline silicon film after the polycrystalline silicon film is formed, the conventional manufacturing apparatus is first exposed to the outside air and then transferred to a plasma CVD apparatus or the like to form an insulating film. Therefore, an unstable natural oxide film is formed on the surface of the polycrystalline silicon film during transfer, or is contaminated by impurities in the atmosphere. For this reason, the characteristics of the interface between the semiconductor and the insulating film are remarkably deteriorated also from this aspect, and this is one of the causes for lowering the performance of the thin film transistor.

【0019】一方、上述した様に、液晶表示装置では同
一基板上にn型及びp型のMOS型トランジスタを形成
することで表示部分と同じ基板上に駆動回路等を作り込
む技術が開発されている。このn型或いはp型の半導体
領域は、リンやボロン等のいわゆる不純物(半導体の機
能発揮のための添加物)を所定の半導体領域に注入して
形成する。そして、n型或いはp型の半導体領域の特性
は、これら注入された不純物の濃度、膜厚方向のプロフ
ァイルに強く依存する。
On the other hand, as described above, in a liquid crystal display device, a technique has been developed in which n-type and p-type MOS transistors are formed on the same substrate to form a drive circuit and the like on the same substrate as the display portion. I have. This n-type or p-type semiconductor region is formed by injecting a so-called impurity such as phosphorus or boron (an additive for exerting a function of a semiconductor) into a predetermined semiconductor region. The characteristics of the n-type or p-type semiconductor region strongly depend on the concentration of these implanted impurities and the profile in the film thickness direction.

【0020】そして従来は、この不純物の注入は、半導
体たるシリコンのゲート絶縁膜越しに行われていた。し
かし、上述のように、プラズマCVD法等で形成された
絶縁膜には、基板間で数%の範囲の膜厚のばらつきがあ
る。その結果、n型或いはp型半導体領域の特性にばら
つきが生じ、トランジスタの特性のばらつきが生じる原
因となっている。
Conventionally, the impurity has been implanted through a gate insulating film of silicon as a semiconductor. However, as described above, the insulating film formed by the plasma CVD method or the like has a thickness variation in the range of several percent between the substrates. As a result, variations occur in the characteristics of the n-type or p-type semiconductor regions, causing variations in the characteristics of the transistors.

【0021】ところで、近年の液晶表示パネルの大型
化、高画素密度化等に伴い、ガラス基板上に形成される
薄膜トランジスタは益々小型、高精化し、その多結晶シ
リコン膜も数百オングストロームとより薄くなりつつあ
る。従って、この面からも更に表面の汚染、劣化の悪影
響が大きくなっている。
With the recent increase in the size of liquid crystal display panels and the increase in pixel density, thin-film transistors formed on glass substrates have become smaller and more precise, and the polycrystalline silicon film has been thinned to several hundred angstroms. It is becoming. Therefore, from this aspect, the adverse effects of surface contamination and deterioration are further increased.

【0022】以上のため、このようなトランジスタの性
能を低下させる要因が、例えばTFTの特性が電界効果
移動度で200cm2 /V・secを越えるような高い
性能を有するものになるにつれてより重大となってき
た。
For the reasons described above, the factors that degrade the performance of such a transistor become more serious as the characteristics of the TFT become higher such that the field-effect mobility exceeds 200 cm 2 / V · sec. It has become.

【0023】従ってレーザーアニールにて製造されたM
OS型構造の薄膜トランジスタにおいて特にそうである
が、製造時の各段階における処理に際して、基板上に形
成された薄膜への不純物の付着等がなく、その結果結晶
性が良好であり、界面の欠陥が少なく、かつ特性のばら
つきも少ないものを製造する装置や方法の開発が望まれ
ていた。
Therefore, M produced by laser annealing
This is especially true for thin film transistors having an OS type structure. At the time of processing at each stage of manufacturing, there is no attachment of impurities to the thin film formed on the substrate, and as a result, the crystallinity is good, and defects at the interface are reduced. It has been desired to develop an apparatus and a method for manufacturing a device having a small amount and a small variation in characteristics.

【0024】(第2の背景技術とその課題)ガラス基板
上に作製されるMOS型薄膜トランジスタ(TFT)の
特性向上には、半導体薄膜とゲート絶縁膜の界面特性を
向上させることが不可欠である。
(Second Background Art and Issues) To improve the characteristics of a MOS thin film transistor (TFT) formed on a glass substrate, it is essential to improve the interface characteristics between the semiconductor thin film and the gate insulating film.

【0025】ところで、TFTの構造は、電極や半導体
層の積層の順番によって、ゲート電極を先に形成し、ゲ
ート絶縁膜を介して多結晶シリコン(Polycrystalline
silicon )膜をその上面に形成するボトムゲート型と、
その逆に、多結晶シリコン膜を先に形成し、ゲート絶縁
膜を介してその上面にゲート電極を形成するトップゲー
ト型とに分類される。両者を比較した場合、デバイスの
観点からセルフアライン構造による微細化や寄生容量の
低減を容易に図り得ることができ、又、製造プロセスへ
の制約も少ないトップゲート型が有利である。かかるデ
バイスの観点から有利であるトップゲート型構成を考え
た場合、半導体薄膜形成後に、表面を大気にさらすこと
なく、高真空中あるいは高純度ガス雰囲気中に保持し、
連続的にゲート絶縁膜を形成することが望ましい。
By the way, the structure of the TFT is such that a gate electrode is formed first in accordance with the order of lamination of the electrodes and the semiconductor layers, and then the polycrystalline silicon (Polycrystalline silicon) is interposed via a gate insulating film.
silicon) a bottom gate type with a film formed on its top surface,
Conversely, it is classified as a top gate type in which a polycrystalline silicon film is formed first, and a gate electrode is formed on the upper surface via a gate insulating film. When both are compared, miniaturization and reduction of parasitic capacitance by a self-aligned structure can be easily achieved from the viewpoint of a device, and a top-gate type having less restrictions on a manufacturing process is advantageous. When considering a top gate type configuration that is advantageous from the viewpoint of such a device, after forming the semiconductor thin film, without exposing the surface to the air, holding in a high vacuum or a high-purity gas atmosphere,
It is desirable to form a gate insulating film continuously.

【0026】しかし、従来の製造プロセスでは、半導体
薄膜とゲート絶縁膜との界面を清浄に保つことができな
いという問題点があった。
However, the conventional manufacturing process has a problem that the interface between the semiconductor thin film and the gate insulating film cannot be kept clean.

【0027】以下に具体的に説明する。典型的なトップ
ゲート型薄膜トランジスタの製造プロセス(第1従来例
という)は、図29及び図30に示されている。図29
及び図30において、500は絶縁性基板、501は半
導体薄膜、502はゲート酸化膜、503はゲート電
極、504はソース領域、505はドレイン領域、50
6はチャネル領域、507は層間絶縁膜、508はソー
ス電極、509はドレイン電極を示す。この第1従来例
では、絶縁性基板500上に半導体薄膜501を形成し
た図29(a)に示す状態から、半導体薄膜501上に
ゲート絶縁膜502及びゲート電極503を形成した図
29(b)に示す状態に至る間に、半導体薄膜501
を、フォトリソグラフィーとエッチングにより島状に加
工するプロセスが存在する。このように、半導体薄膜形
成工程とゲート絶縁膜工程の間に、フォトリソグラフィ
ー工程を行うと、半導体薄膜501とゲート絶縁膜50
2の界面が大気に曝されるため、半導体薄膜とゲート絶
縁膜との界面の清浄性を保つことができない。
The details will be described below. A manufacturing process of a typical top gate type thin film transistor (referred to as a first conventional example) is shown in FIGS. FIG.
30, reference numeral 500 denotes an insulating substrate, 501 denotes a semiconductor thin film, 502 denotes a gate oxide film, 503 denotes a gate electrode, 504 denotes a source region, 505 denotes a drain region, and 50 denotes a drain region.
6 is a channel region, 507 is an interlayer insulating film, 508 is a source electrode, and 509 is a drain electrode. In this first conventional example, a state in which a gate insulating film 502 and a gate electrode 503 are formed on a semiconductor thin film 501 from the state shown in FIG. 29A in which a semiconductor thin film 501 is formed on an insulating substrate 500 is shown in FIG. In the state shown in FIG.
Is processed into an island shape by photolithography and etching. As described above, when the photolithography process is performed between the semiconductor thin film forming process and the gate insulating film process, the semiconductor thin film 501 and the gate insulating film 50 are formed.
Since the interface of No. 2 is exposed to the atmosphere, the cleanliness of the interface between the semiconductor thin film and the gate insulating film cannot be maintained.

【0028】そこで、かかる問題を解決すべく、図31
に示す第2従来例が提案されている。この第2従来例で
は、半導体薄膜501とゲート絶縁膜502を連続的に
成膜し(図31(a))、その後に両者を島状に加工
し、その加工後にゲート電極503を成膜する(図31
(b))。
In order to solve such a problem, FIG.
2 has been proposed. In the second conventional example, a semiconductor thin film 501 and a gate insulating film 502 are continuously formed (FIG. 31A), then both are processed into an island shape, and after the processing, a gate electrode 503 is formed. (FIG. 31
(B)).

【0029】これにより、半導体薄膜501とゲート絶
縁膜502の界面が大気に曝されることがなく、半導体
薄膜とゲート絶縁膜との界面の清浄性を保つことができ
る。しかしながら、この第2従来例では、図31(b)
に示すように、半導体薄膜501の島状に加工された法
面101aが露出しているため、この法面101aでの
半導体薄膜501とゲート電極503の電気的接触によ
り、希望するトランジスタ特性が得られないという新た
な問題が生じた。なお、図31はソ−ス領域とチャネル
領域とドレイン領域を含む断面に垂直で、且つチャネル
領域を含む断面(図30(b)を例にすると、チャネル
領域を含み且つ図30(b)の紙面に垂直な断面に相
当)を示している。
As a result, the interface between the semiconductor thin film 501 and the gate insulating film 502 is not exposed to the atmosphere, and the cleanliness of the interface between the semiconductor thin film and the gate insulating film can be maintained. However, in the second conventional example, FIG.
As shown in FIG. 7, since the sloped surface 101a of the semiconductor thin film 501 that has been processed into an island shape is exposed, desired transistor characteristics can be obtained by electrical contact between the semiconductor thin film 501 and the gate electrode 503 on the sloped surface 101a. A new problem has arisen. FIG. 31 is a cross section perpendicular to the cross section including the source region, the channel region, and the drain region and including the channel region (for example, in FIG. (Corresponding to a cross section perpendicular to the paper surface).

【0030】従って、従来より、半導体薄膜とゲート絶
縁膜との界面が清浄であり、且つ半導体薄膜とゲート電
極の接触の問題が生じることのないトップゲート型薄膜
トランジスタが所望されていた。
Therefore, there has been a demand for a top-gate thin film transistor in which the interface between the semiconductor thin film and the gate insulating film is clean and which does not cause a problem of contact between the semiconductor thin film and the gate electrode.

【0031】(第3の背景技術とその課題)カーナビゲ
ーションやモバイルツールのモニターへの応用を目的と
した薄膜トランジスター(以下「TFT」と称する)に
用いられているポリシリコン膜は、アモルファスシリコ
ン膜の形成後、該アモルファスシリコン膜表面にレーザ
ーアニール法によりレーザーを照射して溶融結晶化して
形成される。
(Third Background Art and Problems Thereof) A polysilicon film used for a thin film transistor (hereinafter referred to as “TFT”) intended for application to a car navigation or a monitor of a mobile tool is an amorphous silicon film. Is formed by irradiating the surface of the amorphous silicon film with a laser by a laser annealing method to melt-crystallize the film.

【0032】ここで、レーザーを照射されるアモルファ
スシリコン膜は、膜中水素濃度が3at%以下であるこ
とが望まれている。この理由は、膜中に水素を多量に含
有するアモルファスシリコン膜をレーザーアニールした
場合、レーザーの照射によりアモルファスシリコン膜の
温度が急激に上昇して膜中の水素が突沸し、膜表面が荒
れてしまい、TFTとしては不適当な膜となってしまう
ためである。
Here, it is desired that the amorphous silicon film irradiated with the laser has a hydrogen concentration in the film of 3 at% or less. The reason is that when laser annealing an amorphous silicon film containing a large amount of hydrogen in the film, the temperature of the amorphous silicon film rises rapidly due to laser irradiation, hydrogen in the film bumps, and the film surface becomes rough. This is because the film becomes inappropriate as a TFT.

【0033】アモルファスシリコン膜の形成方法には、
常圧CVD法、減圧CVD法、プラズマCVD法等があ
るが、それらの中でもプラズマCVD法は400℃以下
の低温でのプロセスが可能などの点で好適である。しか
し、前記プラズマCVD法により基板温度が250℃程
度で形成されたアモルファスシリコン膜には10〜20
at%の水素が含まれており、このため、レーザーアニ
ール法によりレーザーをアモルファスシリコン膜に照射
して結晶化を行う前に、該アモルファスシリコン膜中の
水素を脱離させる工程が必要となっている。
The method of forming the amorphous silicon film includes:
There are a normal pressure CVD method, a low pressure CVD method, a plasma CVD method, and the like. Among them, the plasma CVD method is suitable in any point where a process at a low temperature of 400 ° C. or less can be performed. However, an amorphous silicon film formed at a substrate temperature of about 250 ° C. by the plasma CVD method has a thickness of 10 to 20 μm.
Therefore, a step of desorbing hydrogen from the amorphous silicon film is required before irradiating the amorphous silicon film with a laser by a laser annealing method to perform crystallization. I have.

【0034】そこで、前記アモルファスシリコン膜中の
水素を脱離させる工程を行うことなしに、プラズマCV
D法によって膜中の水素含有量を低減させる方法が、特
開平9−134882に開示されている。該技術におい
ては、基板を400℃に加熱し、熱エネルギーによって
膜中の水素を脱離させているのであった。
Therefore, without performing the step of desorbing hydrogen in the amorphous silicon film, the plasma CV
A method of reducing the hydrogen content in the film by the method D is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-134882. In this technique, the substrate is heated to 400 ° C., and hydrogen in the film is desorbed by thermal energy.

【0035】また、通常、プラズマCVD法によるアモ
ルファスシリコン膜の形成は、SiH4ガスを十分に流
し高周波電力を13.56MHzに低く抑えることによ
って反応律則の条件で行われている。これは気相反応に
よるパウダー発生を抑制すると同時にSiH3ラジカル
を選択的に生成することによってダングリングボンドの
少ないアモルファスシリコン膜を形成するためである。
In general, the formation of an amorphous silicon film by the plasma CVD method is performed under conditions of a reaction law by sufficiently flowing SiH 4 gas and keeping the high-frequency power at 13.56 MHz. This is because an amorphous silicon film with few dangling bonds is formed by selectively generating SiH 3 radicals while suppressing powder generation due to a gas phase reaction.

【0036】この場合、ダングリングボンドは水素によ
って終端されるため当然ながら多量の水素が膜中に含ま
れている。また、形成中のアモルファスシリコン膜の最
表面は水素で覆われているが、基板温度が300℃以上
になると最表面の水素が熱エネルギーによって脱離し、
その結果ダングリングボンドが増加することも知られて
いる。
In this case, since the dangling bond is terminated by hydrogen, a large amount of hydrogen is naturally contained in the film. Also, the outermost surface of the amorphous silicon film being formed is covered with hydrogen, but when the substrate temperature exceeds 300 ° C., hydrogen on the outermost surface is desorbed by thermal energy,
As a result, it is also known that dangling bonds increase.

【0037】従来のプラズマCVD法によってアモルフ
ァスシリコン膜を形成した場合、一般的な条件である基
板温度が300℃以下では、アモルファスシリコン膜中
に10〜20at%の水素が含まれてしまうので、膜中
の水素を脱離する工程が必要となる。
When an amorphous silicon film is formed by a conventional plasma CVD method, if the substrate temperature is 300 ° C. or less, which is a general condition, 10 to 20 at% of hydrogen is contained in the amorphous silicon film. A step of desorbing hydrogen therein is required.

【0038】また、特開平9−134882に開示され
ている技術のように、基板温度を400℃程度に加熱
し、原料ガスを高度に希釈した場合には、水素含有量の
少ないアモルファスシリコン膜が得られ膜中の水素を脱
離する工程は不要となるのであるが、該アモルファスシ
リコン膜は微結晶化し、スループットが低下するといっ
た問題がある。アモルファスシリコン膜が微結晶化する
と、その微結晶化した膜をレーザーアニールにより再溶
融しなければならず、従って、アモルファス状態の膜を
レーザーアニールする場合よりも高いエネルギーが必要
となり、製造効率が低下するのである。
Further, when the substrate temperature is heated to about 400 ° C. and the source gas is highly diluted as in the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-134882, an amorphous silicon film having a small hydrogen content is formed. Although the step of desorbing hydrogen from the obtained film becomes unnecessary, there is a problem that the amorphous silicon film is microcrystallized and the throughput is reduced. When the amorphous silicon film is microcrystallized, the microcrystallized film must be re-melted by laser annealing, and therefore requires higher energy than in the case of laser annealing of the amorphous film, resulting in lower production efficiency. You do it.

【0039】[0039]

【発明が解決しようとする課題】第1の発明群の目的
は、清浄な雰囲気中で、特にMOS型構造の薄膜トラン
ジスタを非晶質半導体膜の形成条件に適合して製造をな
しえるようにしたものである。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the first invention to make it possible to manufacture a thin film transistor having a MOS structure in a clean atmosphere in accordance with the conditions for forming an amorphous semiconductor film. Things.

【0040】第2の発明群の目的は、上記従来技術の課
題を克服し、半導体薄膜とゲート絶縁膜との界面が清浄
であり、且つ半導体薄膜とゲート電極の接触の問題が生
じることのないトップゲート型薄膜トランジスタ及びそ
の製造方法を提供することである。
An object of the second invention group is to overcome the above-mentioned problems of the prior art, to have a clean interface between the semiconductor thin film and the gate insulating film and not to cause a problem of contact between the semiconductor thin film and the gate electrode. An object of the present invention is to provide a top gate type thin film transistor and a method for manufacturing the same.

【0041】また第2の発明群の他の目的は、配線(特
に信号線)の低抵抗化を図り、大型液晶パネルなどに好
適に実施することができる薄膜トランジスタアレイを提
供することである。
Another object of the second invention is to provide a thin film transistor array which can reduce the resistance of wiring (particularly, signal lines) and can be suitably applied to a large liquid crystal panel or the like.

【0042】第3の発明群の目的は、効率的に生成され
た高エネルギー粒子を利用することによって基板温度が
低温であってもアモルファスシリコン膜中の水素含有量
を低減することが可能となるアモルファスシリコン膜の
形成方法を提供することである。
An object of the third invention group is to make it possible to reduce the hydrogen content in the amorphous silicon film even when the substrate temperature is low by utilizing the efficiently generated high energy particles. An object of the present invention is to provide a method for forming an amorphous silicon film.

【0043】[0043]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、第1の発明群のうち請求項1記載の発明は、複数の
成膜工程により多層構造を有する素子を製造する方法に
おいて、前記複数の成膜工程のうちの1つの工程であっ
て、少なくとも1つの膜を成膜する第1の成膜工程と、
第1の成膜工程により得られた膜の所定の物性値を測定
する測定工程と、測定工程における測定結果に基づき定
められる測定条件に応じてその膜を処理する第2の工程
とを備え、前記第1の工程、前記測定工程、及び前記第
2の工程は、それぞれ所定の清浄雰囲気下で行われるこ
とを特徴とする。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for manufacturing an element having a multilayer structure by a plurality of film forming steps. A first film forming step of forming at least one film;
A measuring step of measuring a predetermined physical property value of the film obtained in the first film forming step; and a second step of processing the film according to measurement conditions determined based on a measurement result in the measuring step, The first step, the measurement step, and the second step are each performed in a predetermined clean atmosphere.

【0044】上記構成により、第1の成膜工程において
膜厚等にバラツキがあっても、そのバラツキを考慮した
第2の工程の処理がなされることになる。従って、最適
な条件で第2の処理がなされることになり、これに加え
て、第1の工程、前記測定工程、及び前記第2の工程が
清浄雰囲気下で行われるため、品質の向上した多層構造
を有する素子を製造することが可能となる。
With the above configuration, even if there is a variation in the film thickness or the like in the first film forming step, the processing in the second step is performed in consideration of the variation. Therefore, the second process is performed under optimal conditions, and in addition, the first step, the measurement step, and the second step are performed in a clean atmosphere, so that the quality is improved. An element having a multilayer structure can be manufactured.

【0045】多層構造を有する素子としては、TFT等
の半導体素子やLDD(Lightly Doped Drain)構造の半
導体素子や光学的多層膜を有する素子等が含まれる。例
えば、TFTの半導体素子の場合には、第1の工程とし
てはアモルファスシリコン膜の成膜処理、第2の工程と
してはポリシリコン膜への改質処理、が該当する。LD
D構造の半導体素子の場合には、第1の工程としてはL
DD構造製造のための第1のイオン注入処理、第2の工
程としてはLDD構造製造のための第2のイオン注入処
理、が該当する。光学的多層膜を有する素子の場合に
は、第1の工程としては第1の膜の成膜処理、第2の工
程としては第2の膜の成膜処理、が該当する。
Examples of the device having a multilayer structure include a semiconductor device such as a TFT, a semiconductor device having an LDD (Lightly Doped Drain) structure, and a device having an optical multilayer film. For example, in the case of a TFT semiconductor element, the first step corresponds to a process of forming an amorphous silicon film, and the second step corresponds to a process of modifying a polysilicon film. LD
In the case of a semiconductor device having a D structure, the first step is L
A first ion implantation process for manufacturing a DD structure, and the second process corresponds to a second ion implantation process for manufacturing an LDD structure. In the case of an element having an optical multilayer film, the first step corresponds to a first film formation processing, and the second step corresponds to a second film formation processing.

【0046】請求項2記載の発明は、請求項1記載の多
層構造を有する素子の製造方法において、前記第2の工
程における処理が、成膜処理であることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the method of manufacturing an element having a multilayer structure according to the first aspect, the process in the second step is a film forming process.

【0047】請求項3記載の発明は、請求項1記載の多
層構造を有する素子の製造方法において、前記第2の工
程における処理が、膜の改質処理であることを特徴とす
る。
According to a third aspect of the present invention, in the method for manufacturing an element having a multilayer structure according to the first aspect, the treatment in the second step is a film modification treatment.

【0048】請求項4記載の発明は、多層構造を有する
素子の製造装置であって、複数の膜のうちの少なくとも
1つの膜を成膜する成膜手段と、前記成膜手段で得られ
た膜の所定の物性値を測定する手段と、測定手段におけ
る測定結果に基づき定められる測定条件に応じてその膜
の処理を行う処理手段と、前記成膜手段、前記測定手
段、及び前記処理手段の各相互間の搬送を行う搬送手段
と、を備え、前記成膜手段、前記測定手段、前記処理手
段、及び搬送手段は、それぞれの処理を所定の清浄雰囲
気下で行うことを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for manufacturing an element having a multilayer structure, wherein a film forming means for forming at least one of a plurality of films, and the film forming means. Means for measuring a predetermined physical property value of the film, processing means for processing the film in accordance with measurement conditions determined based on the measurement results in the measurement means, and the film forming means, the measuring means, and the processing means And a transport unit for transporting between the respective units, wherein the film forming unit, the measuring unit, the processing unit, and the transport unit perform their respective processes under a predetermined clean atmosphere.

【0049】上記の如く、測定手段の測定結果に基づい
て処理手段の処理がなされるため、高精度での処理が可
能となる。更に、各手段での処理が清浄雰囲気下で行わ
れるため、品質の高い素子が得られる。
As described above, since the processing of the processing means is performed based on the measurement result of the measuring means, the processing can be performed with high accuracy. Further, since the treatment by each means is performed in a clean atmosphere, a high-quality device can be obtained.

【0050】請求項5記載の発明は、請求項4記載の多
層構造を有する素子の製造装置において、前記処理手段
における処理が、成膜処理であることを特徴とする。
According to a fifth aspect of the present invention, in the device for manufacturing an element having a multilayer structure according to the fourth aspect, the processing in the processing means is a film forming process.

【0051】請求項6記載の発明は、請求項4記載の多
層構造を有する素子の製造装置において、前記処理手段
における処理が、膜の改質処理であることを特徴とす
る。
According to a sixth aspect of the present invention, in the device for manufacturing an element having a multilayer structure according to the fourth aspect, the processing in the processing means is a film reforming processing.

【0052】請求項7または請求項8記載の発明は、薄
膜形成から定まる所定の清浄雰囲気下、例えば室温、又
は減圧した水素等、に基板を設置した状態で、その清浄
雰囲気外の場所または清浄雰囲気の場所に設けられた半
導体供給手段から供給される半導体(正確には、その原
料ガス)を使用して基板上に非晶質半導体薄膜を形成す
る薄膜形成手段と、基板上に形成された非晶質半導体薄
膜のエネルギー線照射による改質(溶融、結晶化等)に
関係する物性値、例えば膜厚さ、を光(含む、紫外線、
赤外線)を使用した物性値測定方法から定まる所定の清
浄雰囲気下、例えば室温、減圧下に、基板を設置した状
態で、その清浄雰囲気外の場所に設けられた所定の光源
(含む、レーザ光(源))と受光機を使用して測定する
物性値測定手段と、測定された物性値から定まる性質の
改質用エネルギー線、例えば300mJ/cm2 のエネ
ルギー密度300Hzのエキシマレーザー、を非晶質半
導体にその改質のために照射するエネルギー線照射手段
と、基板をその表面に非晶質半導体層を形成するため外
部から受けり、以降薄膜形成、物性値測定、エネルギー
線照射の各処理に際して基板を少くも外部雰囲気に晒す
ことなく順に前記薄膜形成手段、物性値測定手段、エネ
ルギー線照射手段に正しく据え付け、処理後に取りはず
す清浄雰囲気保持型搬送手段とを有していることを特徴
としている。
According to a seventh or eighth aspect of the present invention, a substrate is placed in a predetermined clean atmosphere determined by the formation of a thin film, for example, at room temperature or under reduced pressure of hydrogen. A thin film forming means for forming an amorphous semiconductor thin film on a substrate using a semiconductor (more precisely, a raw material gas) supplied from a semiconductor supply means provided in an atmosphere place; Physical properties related to the modification (melting, crystallization, etc.) of the amorphous semiconductor thin film by irradiation with energy rays, for example, the film thickness, are represented by light (including ultraviolet light,
In a state where the substrate is installed under a predetermined clean atmosphere determined by a physical property value measuring method using infrared rays, for example, at room temperature and under reduced pressure, a predetermined light source (including laser light ( Source)) and a physical property value measuring means for measuring using a photodetector, and an energy beam for reforming having properties determined from the measured physical property values, for example, an excimer laser having an energy density of 300 mJ / cm 2 and an energy density of 300 Hz, Energy beam irradiating means for irradiating the semiconductor for its modification, and receiving the substrate from outside to form an amorphous semiconductor layer on its surface, and thereafter performing thin film formation, physical property value measurement, energy beam irradiation The substrate is properly installed in the thin film forming means, the physical property value measuring means, and the energy ray irradiating means in this order without exposing the substrate to the external atmosphere, and a clean atmosphere is maintained to be removed after the processing. It is characterized in that it has a conveying means.

【0053】上記構成により、以下の作用がなされる。With the above configuration, the following operation is performed.

【0054】薄膜形成手段は、薄膜形成から定まる所定
の清浄雰囲気下に基板を水平に設置した状態で、原則と
して基板上全面に、場合によってはマスクを使用してそ
の所定位置のみに、その清浄雰囲気に保持された部屋や
装置外の場所に設けられた半導体供給手段から供給され
る半導体を使用して非晶質半導体薄膜をスパッタリング
等で形成する。
The thin-film forming means is provided in a state where the substrate is horizontally placed under a predetermined clean atmosphere determined by the thin-film formation, and in principle, the cleaning is performed only on a predetermined position on the entire surface of the substrate using a mask. An amorphous semiconductor thin film is formed by sputtering or the like using a semiconductor supplied from a semiconductor supply means provided in a room or an outside of the apparatus maintained in an atmosphere.

【0055】物性値測定手段は、基板上に形成された非
晶質半導体薄膜の、エネルギー線照射による改質に関係
する密度や膜厚等の物性値を、レーザー光を使用する等
物性値測定から定まる所定の清浄雰囲気下、例えば室
温、真空中で、基板を水平に設置した状態で、測定用雰
囲気外に設置されたレーザー源やL/E変換機等を用い
て測定する。
The physical property value measuring means measures the physical property values such as density and film thickness of the amorphous semiconductor thin film formed on the substrate, which are related to the modification by irradiation with energy rays, and measures the physical property values using laser light. The measurement is performed using a laser source, an L / E converter, or the like installed outside the measurement atmosphere, with the substrate placed horizontally in a predetermined clean atmosphere determined, for example, in a room temperature and vacuum.

【0056】エネルギー線照射手段は、測定された物性
値から定まる性質のエネルギー線、例えば300mJ/
cm2 のエキシマレーザー光を例えば光学系を用いてビ
ーム状とし、所定の雰囲気で所定の状態に保持された基
板上の必要に応じてパターン化された非晶質半導体に対
して、このビームを基板上を順に走査しつつ等して照射
する。
The energy beam irradiating means is an energy beam having a property determined from the measured physical property values, for example, 300 mJ /
An excimer laser beam of cm 2 is formed into a beam using, for example, an optical system, and this beam is applied to an amorphous semiconductor patterned as necessary on a substrate held in a predetermined state in a predetermined atmosphere. Irradiation is performed while sequentially scanning the substrate.

【0057】いわゆるロボットアームや押し出し機やモ
ータ等を有する清浄雰囲気保持型搬送手段は、その表面
に薄膜多結晶半導体層を形成するため基板を外部から直
接あるいは媒介手段を介して間接的に受け取り、以降薄
膜形成、物性値測定、エネルギー線照射の各処理に際し
て基板を少くも汚れた外部雰囲気に晒すことなく、好ま
しくは適切な雰囲気を維持しつつ順に前記薄膜形成手
段、物性値、測定手段、エネルギー線照射手段での各処
理のために据え付け、処理後に取りはずす。(勿論、先
の処理終了後、次の処理のための装置に据え付けたりす
る。) 従って、必要に応じて、それらの処理のための
作業室内への搬送、処理後の搬出も行なう。
The transfer means having a clean atmosphere holding type having a so-called robot arm, an extruder, a motor, etc. receives a substrate directly from the outside or indirectly through an intermediary means to form a thin-film polycrystalline semiconductor layer on the surface thereof. Thereafter thin film formation, physical property value measurement, without exposing the substrate to at least a dirty external atmosphere during each treatment of energy ray irradiation, preferably while sequentially maintaining the appropriate atmosphere, the thin film forming means, physical property value, measuring means, energy Installed for each treatment with line irradiation means and removed after treatment. (Of course, after the end of the previous process, it may be installed in a device for the next process.) Therefore, if necessary, the transfer to the work room for the process and the unloading after the process are also performed.

【0058】また、上記各手段は、基板の設置された部
屋や空間の必要な排気や減圧化、不活性ガスや水素ガス
等の充填等をもなす。
Each of the above-mentioned means performs necessary exhaust or decompression of a room or space in which a substrate is installed, filling of an inert gas, hydrogen gas, or the like.

【0059】更に、薄膜トランジスタの製造装置は、必
要に応じてシリコン薄膜のパターン化等の手段をも有し
ている。
Further, the thin film transistor manufacturing apparatus also has means for patterning a silicon thin film, if necessary.

【0060】請求項9記載の発明においては、基板上に
形成された非晶質半導体からの水素の追い出し、同じく
多結晶半導体のダングリングボンドへの水素の結合等ト
ランジスタ素子としての良好な機能発揮のための熱処理
から定まる所定の雰囲気、例えば前者ならば1気圧の窒
素ガス中で500℃、後者ならばH2 中で350℃、で
基板ごと(含む、複数の基板を同時に対象とする)半導
体薄膜を一定時間保持して熱処理する熱処理手段を有
し、清浄雰囲気保持型搬送手段は、前の非晶質半導体薄
膜の形成等の処理後少くも外部雰囲気に晒すことなく、
更に熱処理手段への基板の据え付け(含む、そのための
専用室内への搬入)と熱処理後の取りはずし(搬出)が
可能な熱処理用搬送小手段を有していることを特徴とし
ている。
According to the ninth aspect of the present invention, good functions as a transistor element such as displacement of hydrogen from an amorphous semiconductor formed on a substrate and bonding of hydrogen to dangling bonds of a polycrystalline semiconductor are also exhibited. At a predetermined atmosphere determined by heat treatment for, for example, 500 ° C. in nitrogen gas at 1 atm for the former, and 350 ° C. in H 2 for the latter, for each substrate (including a plurality of substrates simultaneously). It has a heat treatment means for holding the thin film for a certain period of time and performing a heat treatment, and the clean atmosphere holding type transport means is not exposed to the external atmosphere at least after the processing such as the formation of the previous amorphous semiconductor thin film,
Further, the present invention is characterized in that it has a small heat treatment transport means capable of installing (including, for example, loading into a dedicated chamber for that purpose) the substrate in the heat treatment means and removing (unloading) after the heat treatment.

【0061】上記構成により、以下の作用がなされる。With the above configuration, the following operation is performed.

【0062】熱処理手段は、ヒーターや所定の雰囲気ガ
スの充填、排気手段等を有し、これにより基板上に形成
された非晶質半導体からの水素の追い出し、同じく多結
晶半導体のダングリングボンドへの水素の結合等トラン
ジスタ素子としての良好な機能発揮のための熱処理から
定まる所定の雰囲気で基板毎半導体薄膜を所定の時間保
持する等して熱処理する。
The heat treatment means has a heater, a predetermined atmosphere gas filling and exhausting means, etc., thereby driving out hydrogen from the amorphous semiconductor formed on the substrate and also to the dangling bond of the polycrystalline semiconductor. The semiconductor thin film for each substrate is heat-treated for a predetermined time in a predetermined atmosphere determined by a heat treatment for exhibiting a good function as a transistor element such as hydrogen bonding.

【0063】清浄雰囲気保持型搬送手段の熱処理用搬送
小手段は、少くも外部雰囲気に晒すことなく、更に熱処
理手段への少くも1つの(含む、必要に応じて複数の)
基板の据え付けと熱処理後の取りはずしを可能としてい
る。
The heat treatment transfer means of the clean atmosphere holding type transfer means is not exposed to the external atmosphere at least, and is further provided with at least one (including, if necessary, a plurality) of heat treatment means.
It enables the installation of substrates and removal after heat treatment.

【0064】請求項10記載の発明においては、与えら
れた基板上に薄膜トランジスタを形成する装置の外部、
例えば基板の洗浄装置や製造装置からの半導体薄膜を形
成するという処理の対象としての基板の受け取りと処理
後の基板の外部への渡しを行なう搬出入手段を有し、清
浄雰囲気保持型搬送手段は、その外周部に少くも薄膜形
成手段、物性値測定手段、エネルギー線照射手段、搬出
入手段若しくは更にこれらに加えての熱処理手段を有す
る構造の中心配置形式清浄雰囲気保持型搬送手段であ
り、更に外周部に配置された各手段への基板の据え付け
と取り外しを円滑に行なうため基板を保持して回転可能
な回転可能型搬送小手段を有し、前記物性値測定手段
は、上記基板の物性値測定時に基板を正確に水平に保持
する水平保持形物性測定手段であることを特徴としてい
る。
According to a tenth aspect of the present invention, there is provided an apparatus for forming a thin film transistor on a given substrate,
For example, it has a loading / unloading means for receiving a substrate as a target of processing to form a semiconductor thin film from a substrate cleaning apparatus or a manufacturing apparatus and transferring the processed substrate to the outside, and a clean atmosphere holding type transport means is provided. A centrally arranged type clean atmosphere holding type transport means having a structure having at least a thin film forming means, a physical property value measuring means, an energy ray irradiating means, a carry-in / out means or a heat treatment means in addition to these on the outer peripheral portion thereof; In order to smoothly perform installation and removal of the substrate to and from the respective units arranged on the outer peripheral portion, the device has rotatable small-sized conveyance means capable of holding and rotating the substrate, and the physical property value measuring means includes a physical property value of the substrate. It is a horizontal holding type physical property measuring means for accurately holding the substrate horizontally at the time of measurement.

【0065】上記構成により、以下の作用がなされる。With the above configuration, the following operation is performed.

【0066】ゲートバルブ、必要に応じての真空ポンプ
等を有する搬出入手段は、本装置の外部からのその表面
に半導体薄膜を形成するための基板の受け取りと半導体
薄膜の形成やそれに伴う処理、あるいは更に素子として
のトランジスターを形成後の基板を外部へ渡すことを行
なう。
The carrying-in / out means having a gate valve and, if necessary, a vacuum pump and the like are used to receive a substrate for forming a semiconductor thin film on the surface from the outside of the apparatus, to form the semiconductor thin film, and to carry out the processing associated therewith. Alternatively, the substrate after forming the transistor as an element is transferred to the outside.

【0067】清浄雰囲気保持型搬送手段は中心配置形式
清浄雰囲気保持型搬送手段であり、このためその外周部
に必要に応じての仕切り扉等を介して薄膜形成手段、物
性値測定手段、エネルギー線照射手段、搬出入手段若し
くは更にこれらに加えての熱処理手段(やそのための手
段の一部としての基板を設置する部屋)を有する。
The clean atmosphere holding type transport means is a centrally arranged type clean atmosphere holding type transport means. Therefore, a thin film forming means, a physical property value measuring means, an energy ray It has an irradiation unit, a carrying-in / out unit, or a heat treatment unit in addition thereto (or a room for installing a substrate as a part of the unit for that purpose).

【0068】また、かかる配置であるため各室の搬送室
に面しない側壁面に目視用の窓や処理用の光線の通過す
る窓、その他弁等を取り付けるのが楽となる。
Also, because of this arrangement, it is easy to attach a window for viewing, a window through which light for processing passes, and other valves to the side wall surface not facing the transfer chamber of each room.

【0069】更に、各室相互の断熱も、間に空気が存在
するため楽になる。
Further, heat insulation between the chambers is facilitated by the presence of air therebetween.

【0070】次に、その回転可能型搬送小手段は、各処
理のための各手段、あるいはその処理のための室内へ基
板を据え付けたり、取りはずしたりする際にそのための
アームや押出し、引き去り機構やマジックハンドが基板
を保持しつつ回転する構造となっている。そしてこれに
より直線配置型と異なり複数の基板の各手段、装置での
処理に際しての輻湊が少なくなる。
Next, the rotatable transfer sub-means includes an arm, an extruder, a pull-out mechanism, and the like for installing or removing a substrate in each means for each processing or a chamber for the processing. The magic hand rotates while holding the substrate. Thus, unlike the linear arrangement type, convergence during processing by a plurality of means and devices on a plurality of substrates is reduced.

【0071】また、物性値測定手段は、基板の物性値測
定時に基板を水平に正確に保持する機構であるため、装
置そのものの取り付け、基板の取り付け、更には測定そ
のもの等が容易となる。
Further, since the physical property value measuring means is a mechanism for accurately holding the substrate horizontally when measuring the physical property value of the substrate, mounting of the apparatus itself, mounting of the substrate, and further, measurement itself are facilitated.

【0072】請求項11記載の発明においては、薄膜形
成手段、物性測定手段、エネルギー線照射手段若しくは
これらに加えての熱処理手段は、各々半導体として(原
則として無アルカリガラス製基板に形成された)非晶質
や超微細結晶のシリコン、シリコン・ゲルマニウム、シ
リコン・ゲルマニウム・炭素の層の少なくも1を対象と
したシリコン系統薄膜形成手段、シリコン系統物性値測
定手段、シリコン系統用エネルギー線照射手段特に溶
融、再結晶化手段若しくはこれらに加えてのシリコン系
統用熱処理手段であることを特徴としている。
In the eleventh aspect of the present invention, the thin film forming means, the physical property measuring means, the energy ray irradiating means or the heat treatment means in addition to these are each formed as a semiconductor (in principle, formed on a non-alkali glass substrate). Silicon-based thin film forming means, silicon-based physical property value measuring means, silicon-based energy ray irradiating means for at least one of amorphous and ultrafine crystalline silicon, silicon-germanium, silicon-germanium-carbon layers It is characterized by a melting and recrystallization means or a heat treatment means for a silicon system in addition to these.

【0073】上記構成により、以下の作用がなされる。With the above configuration, the following operations are performed.

【0074】薄膜形成手段、物性測定手段、エネルギー
線照射手段若しくはこれらに加えての熱処理手段は、シ
リコン系統薄膜形成手段、シリコン系統物性値測定手
段、シリコン系統用エネルギー線照射手段若しくはこれ
らに加えてのシリコン系統用熱処理手段であり、各々半
導体としてシリコン、シリコン・ゲルマニウム、シリコ
ン・ゲルマニウム・炭素の少なくも1を対象として基板
上に形成する等の機能を発揮する。
The thin film forming means, the physical property measuring means, the energy ray irradiating means or the heat treatment means in addition to these may be a silicon based thin film forming means, a silicon based physical property value measuring means, a silicon based energy ray irradiating means or in addition to these. Heat treatment means for a silicon system, and exhibits a function of forming at least one of silicon, silicon-germanium, and silicon-germanium-carbon as a semiconductor on a substrate.

【0075】請求項12から請求項16記載の発明にお
いては、各々請求項7から請求項11記載の発明と同様
の作用がなされ、効果が得られる。
According to the twelfth to sixteenth aspects of the invention, the same operations as those of the seventh to eleventh aspects are performed, and the effects are obtained.

【0076】第2の発明群に係る請求項17記載の発明
は、 絶縁性基板上に形成され、ソース領域と、ドレイ
ン領域と、ソース領域とドレイン領域間に介在されるチ
ャネル領域とから構成される半導体薄膜と、チャネル領
域の直上に配置されたゲート電極と、チャネル領域と前
記ゲート電極間に介在するゲート絶縁膜と、ソース領域
に電気的に接続されたソース電極と、ドレイン領域に電
気的に接続されたドレイン電極とを具備したトップゲー
ト型薄膜トランジスタにおいて、前記ゲート電極が、前
記ゲート絶縁膜上に形成された高融点金属から成る第1
サブゲート電極と、前記第1サブゲート電極上に形成さ
れた低抵抗金属から成る第2サブゲート電極とから構成
されていることを特徴とする。
According to a seventeenth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device comprising: a source region; a drain region; and a channel region interposed between the source region and the drain region. A semiconductor thin film, a gate electrode disposed immediately above the channel region, a gate insulating film interposed between the channel region and the gate electrode, a source electrode electrically connected to the source region, and an electrical connection to the drain region. And a drain electrode connected to the gate electrode, wherein the gate electrode is made of a refractory metal formed on the gate insulating film.
It is characterized by comprising a sub-gate electrode and a second sub-gate electrode made of a low-resistance metal formed on the first sub-gate electrode.

【0077】上記の如く、ゲート電極を、第1サブゲー
ト電極と第2サブゲート電極の2層構造とすることによ
り、半導体薄膜とゲート絶縁膜の連続成膜が可能とな
り、高性能及び高信頼性を有するトップゲート型薄膜ト
ランジスタが構成される。
As described above, by forming the gate electrode in the two-layer structure of the first sub-gate electrode and the second sub-gate electrode, it becomes possible to form a semiconductor thin film and a gate insulating film continuously, and to obtain high performance and high reliability. Having a top gate type thin film transistor.

【0078】また、第1サブゲート電極を高融点金属と
し、第2サブゲート電極を低抵抗金属とすることによ
り、活性化のため等の熱処理に起因したゲート電極の溶
解が防止されるため、トップゲート型薄膜トランジスタ
の信頼性が向上する。
Further, since the first sub-gate electrode is made of a metal having a high melting point and the second sub-gate electrode is made of a low-resistance metal, melting of the gate electrode due to heat treatment for activation or the like is prevented. The reliability of the type thin film transistor is improved.

【0079】請求項18記載の発明は、請求項17に記
載のトップゲート型薄膜トランジスタにおいて、前記高
融点金属がモリブデンあるいはモリブデンを含んだ合金
であることを特徴とする。
The invention according to claim 18 is the top gate thin film transistor according to claim 17, wherein the high melting point metal is molybdenum or an alloy containing molybdenum.

【0080】高融点金属をモリブデンあるいはモリブデ
ンを含んだ合金とすることにより、良好なトランジスタ
性能が得られる。
By using molybdenum or an alloy containing molybdenum as the high melting point metal, good transistor performance can be obtained.

【0081】請求項19記載の発明は、請求項17に記
載のトップゲート型薄膜トランジスタにおいて、前記高
融点金属がタングステンあるいはタングステンを含んだ
合金であることを特徴とする。
According to a nineteenth aspect of the present invention, in the top gate thin film transistor according to the seventeenth aspect, the high melting point metal is tungsten or an alloy containing tungsten.

【0082】高融点金属をタングステンあるいはタング
ステンを含んだ合金とすることにより、良好なトランジ
スタ性能が得られる。
By using tungsten or an alloy containing tungsten as the high melting point metal, good transistor performance can be obtained.

【0083】請求項20記載の発明は、請求項17に記
載のトップゲート型薄膜トランジスタにおいて、前記高
融点金属に代えて、不純物濃度の高い多結晶シリコンを
用いたことを特徴とする。
According to a twentieth aspect of the present invention, in the top gate type thin film transistor according to the seventeenth aspect, polycrystalline silicon having a high impurity concentration is used in place of the refractory metal.

【0084】請求項21記載の発明は、請求項17乃至
20の何れかに記載のトップゲート型薄膜トランジスタ
において、前記低抵抗金属がアルミニウムあるいはアル
ミニウムを含んだ合金であることを特徴とする。
According to a twenty-first aspect of the present invention, in the top gate thin film transistor according to any one of the seventeenth to twentieth aspects, the low-resistance metal is aluminum or an alloy containing aluminum.

【0085】低抵抗金属をアルミニウムあるいはアルミ
ニウムを含んだ合金とすることにより、良好なトランジ
スタ性能が得られる。
By using aluminum or an alloy containing aluminum as the low resistance metal, good transistor performance can be obtained.

【0086】請求項22記載の発明は、トップゲート型
薄膜トランジスタの製造方法であって、 絶縁性基板上
に、半導体薄膜を形成する第1ステップと、前記半導体
薄膜上にゲート絶縁膜を形成し、このゲート絶縁膜上に
第1サブゲート電極を形成する第2ステップと、前記第
1サブゲート電極、前記ゲート絶縁膜および前記半導体
薄膜を、フォトリソグラフィとエッチングによる第1の
パターニング処理により第1の島状に加工する第3ステ
ップと、前記第1サブゲート電極および前記ゲート絶縁
膜を、フォトグラフィとエッチングによる第2のパター
ニング処理により第2の島状に加工する第4ステップ
と、前記第1サブゲート電極をマスクとして、前記半導
体薄膜に不純物を打ち込むことにより前記半導体薄膜に
ソース領域、ドレイン領域およびチャネル領域を形成す
る第5ステップと、前記ソース領域に電気的に接続され
たソース電極、前記ドレイン領域に電気的に接続された
ドレイン電極を形成し、前記第1サブゲート電極に電気
的に接続された第2サブゲート電極を形成する第6ステ
ップと、を含むことを特徴とする。
The invention according to claim 22 is a method for manufacturing a top gate thin film transistor, comprising: a first step of forming a semiconductor thin film on an insulating substrate; and forming a gate insulating film on the semiconductor thin film; A second step of forming a first sub-gate electrode on the gate insulating film, and forming the first sub-gate electrode, the gate insulating film and the semiconductor thin film in a first island shape by a first patterning process by photolithography and etching. A fourth step of processing the first sub-gate electrode and the gate insulating film into a second island shape by a second patterning process using photography and etching; and As a mask, a source region and a drain are formed in the semiconductor thin film by implanting impurities into the semiconductor thin film. A fifth step of forming a region and a channel region, forming a source electrode electrically connected to the source region, and a drain electrode electrically connected to the drain region, and electrically connecting the first sub-gate electrode A sixth step of forming a connected second sub-gate electrode.

【0087】上記製造方法により、半導体薄膜とゲート
絶縁膜の界面は、連続的に作製される。また、半導体薄
膜の島状加工された法面と第2のゲート電極は、層間絶
縁膜で絶縁されるため、接触することがない。従って、
トランジスタ特性の向上したトップゲート型薄膜トラン
ジスタを製造することができる。
According to the above manufacturing method, the interface between the semiconductor thin film and the gate insulating film is continuously formed. In addition, the island-shaped processed surface of the semiconductor thin film and the second gate electrode are insulated by the interlayer insulating film, and thus do not come into contact with each other. Therefore,
A top-gate thin film transistor with improved transistor characteristics can be manufactured.

【0088】請求項23記載の発明は、請求項22に記
載のトップゲート型薄膜トランジスタの製造方法におい
て、 前記第4ステップに代えて、フォトリソグラフィ
ーとエッチングにおいて、前記第1サブゲート電極のみ
を第2の島状に加工することを特徴とする。
According to a twenty-third aspect of the present invention, in the method of manufacturing a top-gate thin film transistor according to the twenty-second aspect, in place of the fourth step, only the first sub-gate electrode is subjected to the second step by photolithography and etching. It is characterized by being processed into an island shape.

【0089】上記製造方法により、ゲート絶縁膜越しの
イオン注入となるので、イオン注入時に半導体薄膜の島
状加工された法面が不純物で汚染されにくくなり、好ま
しい。
According to the above-described manufacturing method, the ion implantation is performed through the gate insulating film, so that the island-shaped processed slope of the semiconductor thin film is less likely to be contaminated with impurities during the ion implantation, which is preferable.

【0090】請求項24記載の発明は、請求項22又は
23記載のトップゲート型薄膜トランジスタの製造方法
において、 前記第1ステップが、 絶縁性基板上に非晶
質シリコン薄膜を形成し、この非晶質シリコン薄膜を結
晶化させて半導体層としての結晶性シリコン薄膜を絶縁
性基板上に形成することを特徴とする。
According to a twenty-fourth aspect of the present invention, in the method for manufacturing a top gate type thin film transistor according to the twenty-second or twenty-third aspect, the first step comprises forming an amorphous silicon thin film on an insulating substrate, The method is characterized in that a crystalline silicon thin film is crystallized to form a crystalline silicon thin film as a semiconductor layer on an insulating substrate.

【0091】上記の如く、半導体層として結晶性シリコ
ン薄膜を用いると、移動度その他の特性が良好なTFT
を作製することができる。
As described above, when a crystalline silicon thin film is used as a semiconductor layer, a TFT having good mobility and other characteristics can be obtained.
Can be produced.

【0092】請求項25記載の発明は、請求項22乃至
24の何れかに記載のトップゲート型薄膜トランジスタ
の製造方法において、前記第1サブゲート電極が高融点
金属から成り、前記第2サブゲート電極、前記ソース電
極および前記ドレイン電極が共に低抵抗金属から成るこ
とを特徴とする。
According to a twenty-fifth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a top-gate thin film transistor according to any one of the twenty-second to twenty-fourth aspects, the first sub-gate electrode is made of a high melting point metal, and The source electrode and the drain electrode are both made of a low-resistance metal.

【0093】上記製造方法によれば第1サブゲート電極
は、不純物注入のためのイオン注入の時にメタルマスク
として機能する。また、第1サブゲート電極を高融点金
属とすることにより、イオン注入時に発生する熱などに
よる第1サブゲート電極の部分溶解が防止され、チャネ
ル領域への不純物汚染が発生しない。さらに、注入後の
活性化処理の温度を、ガラス基板の耐熱温度以下の範囲
で高く設定できるため好ましい。
According to the above manufacturing method, the first sub-gate electrode functions as a metal mask at the time of ion implantation for impurity implantation. In addition, since the first sub-gate electrode is made of a high melting point metal, partial melting of the first sub-gate electrode due to heat or the like generated at the time of ion implantation is prevented, and impurity contamination to the channel region does not occur. Further, the temperature of the activation treatment after the implantation can be set high within the range of the heat-resistant temperature of the glass substrate, which is preferable.

【0094】請求項26記載の発明は、請求項22乃至
25の何れかに記載のトップゲート型薄膜トランジスタ
の製造方法において、 前記高融点金属がモリブデンあ
るいはモリブデンを含んだ合金であることを特徴とす
る。
According to a twenty-sixth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a top gate thin film transistor according to any one of the twenty-second to twenty-fifth aspects, the refractory metal is molybdenum or an alloy containing molybdenum. .

【0095】請求項27記載の発明は、請求項22乃至
25の何れかに記載のトップゲート型薄膜トランジスタ
の製造方法において、 前記高融点金属がタングステン
あるいはタングステンを含んだ合金であることを特徴と
する。
According to a twenty-seventh aspect, in the method of manufacturing a top gate thin film transistor according to any one of the twenty-second to twenty-fifth aspects, the refractory metal is tungsten or an alloy containing tungsten. .

【0096】請求項28記載の発明は、請求項22乃至
25の何れかに記載のトップゲート型薄膜トランジスタ
の製造方法において、 前記高融点金属に代えて、不純
物濃度の高い多結晶シリコンを用いたことを特徴とす
る。
According to a twenty-eighth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a top gate thin film transistor according to any one of the twenty-second to twenty-fifth aspects, polycrystalline silicon having a high impurity concentration is used in place of the refractory metal. It is characterized by.

【0097】上記の如く、不純物濃度が高いと、低抵抗
となるため、良好な特性の薄膜トランジスタを作製する
ことができ。また、この構成の場合、ソース・ドレイン
領域の不純物注入の時に、ゲート電極としての多結晶シ
リコンに同時に不純物を注入すればよく、製造が容易と
なる。
As described above, when the impurity concentration is high, the resistance becomes low, so that a thin film transistor having good characteristics can be manufactured. In addition, in the case of this configuration, when impurities are implanted into the source / drain regions, impurities may be implanted into polycrystalline silicon as a gate electrode at the same time, which facilitates manufacturing.

【0098】請求項29記載の発明は、請求項22乃至
28の何れかに記載のトップゲート型薄膜トランジスタ
の製造方法において、前記低抵抗金属がアルミニウムあ
るいはアルミニウムを含んだ合金であることを特徴とす
る。
According to a twenty-ninth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a top gate thin film transistor according to any one of the twenty-second to twenty-eighth aspects, the low-resistance metal is aluminum or an alloy containing aluminum. .

【0099】請求項30記載の発明は、複数の信号線
と、該信号線に交差する複数の制御線とが配線され、信
号線と制御線の各交差部分付近にそれぞれ請求項1記載
のトップゲート型薄膜トランジスタが配置され、各信号
線は対応する薄膜トランジスタのソース電極に接続さ
れ、各制御線は対応する薄膜トランジスタのゲート電極
に接続され、制御線及び信号線が、薄膜トランジスタと
共に同一の絶縁性基板上に形成された構造のトップゲー
ト型薄膜トランジスタアレイであって、少なくとも前記
制御線と前記信号線の交差部分において、前記制御線が
半導体層、絶縁層、高融点金属層、層間絶縁層の4層積
層膜からなり、前記信号線が低抵抗金属層からなること
を特徴とする。
According to a thirtieth aspect of the present invention, a plurality of signal lines and a plurality of control lines intersecting the signal lines are wired, and each of the signal lines and the control lines is provided near each intersection. A gate type thin film transistor is arranged, each signal line is connected to a source electrode of the corresponding thin film transistor, each control line is connected to a gate electrode of the corresponding thin film transistor, and the control line and the signal line are formed on the same insulating substrate together with the thin film transistor. A top gate type thin film transistor array having a structure formed at least at the intersection of the control line and the signal line, wherein the control line is a four-layer stack of a semiconductor layer, an insulating layer, a refractory metal layer, and an interlayer insulating layer The signal line is made of a low-resistance metal layer.

【0100】上記構成により、TFT部分の半導体層と
ゲート絶縁層の連続性を失わないままに、より低抵抗が
要求される信号線は全て実質的に低抵抗金属により配線
され、また、制御線も、信号線との交差部以外では、低
抵抗金属で配線されるため、大型高精細のTFTアレイ
として好ましい。そして、この低抵抗金属は、融点が低
い材料であっても、イオン注入後の不純物イオンの活性
化後に形成すれば良いため、活性化時の加熱温度の上限
を緩和する最適な構成となる。
With the above structure, all signal lines requiring a lower resistance are substantially wired with a low-resistance metal without losing continuity between the semiconductor layer and the gate insulating layer in the TFT portion. Also, since the wiring is made of a low-resistance metal except at the intersection with the signal line, it is preferable as a large and high-definition TFT array. Even if the low-resistance metal is a material having a low melting point, it may be formed after activation of the impurity ions after ion implantation, and thus has an optimal configuration for relaxing the upper limit of the heating temperature during activation.

【0101】請求項31記載の発明は、請求項30に記
載のトップゲート型薄膜トランジスタアレイであって、
前記高融点金属がモリブデンあるいはモリブデンを含
んだ合金であることを特徴とする。
The invention according to claim 31 is the top gate type thin film transistor array according to claim 30,
The refractory metal is molybdenum or an alloy containing molybdenum.

【0102】請求項32記載の発明は、請求項30に記
載のトップゲート型薄膜トランジスタアレイ におい
て、 前記高融点金属がタングステンあるいはタングス
テンを含んだ合金であることを特徴とする。
According to a thirty-second aspect of the present invention, in the top-gate thin film transistor array according to the thirty-third aspect, the high melting point metal is tungsten or an alloy containing tungsten.

【0103】請求項33記載の発明は、請求項30に記
載のトップゲート型薄膜トランジスタアレイにおいて、
前記高融点金属に代えて、不純物濃度の高い多結晶シ
リコンを用いたことを特徴とする。
According to a thirty-third aspect of the present invention, in the top-gate thin film transistor array according to the thirty-third aspect,
Polycrystalline silicon having a high impurity concentration is used in place of the high melting point metal.

【0104】請求項34記載の発明は、請求項30乃至
33の何れかに記載のトップゲート型薄膜トランジスタ
アレイにおいて、前記低抵抗金属がアルミニウムあるい
はアルミニウムを含んだ合金であることを特徴とする。
According to a thirty-fourth aspect of the present invention, in the top gate thin film transistor array according to any one of the thirty to thirty-third aspects, the low-resistance metal is aluminum or an alloy containing aluminum.

【0105】第3の発明群については、本発明者らの以
下の詳細な検討に基づき完成されたものである。即ち、
アモルファスシリコン膜最表面の水素は、基板からの熱
エネルギー以外でも、プラズマ中の高エネルギー粒子か
らの物理化学的なエネルギーによって脱離させることが
可能であることが新たに見出された。なお、プラズマ中
で高エネルギー粒子を効率的に生成する手段としては、
高周波電源の周波数を通常の13.56MHzよりも高
く(例えば、27.12MHz)したり、低圧力・高密
度プラズマ(例えば、誘導結合プラズマや電子サイクロ
トロン共鳴プラズマ)を用いたりする方法がある。従っ
て、効率的に生成された高エネルギー粒子を利用するこ
とによって基板温度が低温であってもアモルファスシリ
コン膜中の水素含有量を低減することが可能となるので
ある。上記の考えに基づき、第3の発明群がなされた。
具体的構成は、以下のとおりである。
The third invention group has been completed based on the following detailed studies by the present inventors. That is,
It has been newly found that hydrogen on the outermost surface of the amorphous silicon film can be desorbed by physicochemical energy from high-energy particles in plasma, in addition to thermal energy from the substrate. As means for efficiently generating high-energy particles in plasma,
There are methods of increasing the frequency of the high-frequency power supply to a frequency higher than the normal 13.56 MHz (for example, 27.12 MHz) or using low-pressure and high-density plasma (for example, inductively coupled plasma or electron cyclotron resonance plasma). Therefore, it is possible to reduce the hydrogen content in the amorphous silicon film even when the substrate temperature is low by using the efficiently generated high energy particles. Based on the above idea, a third invention group was made.
The specific configuration is as follows.

【0106】請求項35記載の発明は、プラズマCVD
装置の真空容器内に少なくともSi元素を含有する成膜
用ガスを導入し、該成膜用ガスをプラズマCVD法によ
り反応させ基板上にアモルファスシリコン膜を形成する
方法において、前記成膜用ガスを供給律則条件下で反応
させることを特徴とする。
The invention according to claim 35 is a plasma CVD method.
In a method of introducing a film-forming gas containing at least a Si element into a vacuum vessel of an apparatus and reacting the film-forming gas by a plasma CVD method to form an amorphous silicon film on a substrate, It is characterized in that the reaction is carried out under supply rule conditions.

【0107】上記方法によれば、成膜速度が律則される
供給律則条件(供給律則領域)とすることにより、成膜
用ガスの分解が促進すると共に、プラズマ中に高エネル
ギー粒子が増加する。従って、前記高エネルギー粒子の
膜表面に対する物理化学的なエネルギーによって、成膜
時の膜形成最表面が活性化して膜表面から水素の脱離を
促進することが可能となる。このようにして、膜中水素
濃度の低いアモルファスシリコン膜を形成することがで
き、従来のように、アモルファスシリコン膜中の水素を
脱離させる工程を行う必要がなくなり、製造効率が向上
する。
According to the above method, by setting the supply law condition (supply law region) where the film forming rate is controlled, the decomposition of the film forming gas is promoted and the high energy particles are contained in the plasma. To increase. Therefore, the physicochemical energy of the high-energy particles with respect to the film surface activates the outermost surface of the film at the time of film formation, thereby facilitating the desorption of hydrogen from the film surface. In this manner, an amorphous silicon film having a low hydrogen concentration in the film can be formed, and it is not necessary to perform a step of desorbing hydrogen in the amorphous silicon film as in the related art, and the manufacturing efficiency is improved.

【0108】請求項36記載の発明は、プラズマCVD
装置の真空容器内に少なくともSi元素を含有する成膜
用ガスを導入し、該成膜用ガスをプラズマCVD法によ
り反応させ基板上にアモルファスシリコン膜を形成する
方法において、前記成膜用ガスを成膜に寄与しないガス
で希釈し、該成膜用ガスを供給律則条件下で反応させる
ことを特徴とする。
According to a thirty-sixth aspect of the present invention, there is provided a plasma CVD method.
In a method of introducing a film-forming gas containing at least a Si element into a vacuum vessel of an apparatus and reacting the film-forming gas by a plasma CVD method to form an amorphous silicon film on a substrate, The method is characterized in that the film is diluted with a gas that does not contribute to film formation, and the film formation gas is reacted under supply rule conditions.

【0109】上記方法によれば、請求項35記載の発明
の作用・効果に加えて、前記成膜用ガスを成膜に寄与し
ないガスで希釈することによってプラズマ雰囲気下での
気相中の重合反応を抑制できる。従って、さらに効率よ
く、膜中水素濃度の低いアモルファスシリコン膜を形成
することが可能となる。
According to the above method, in addition to the functions and effects of the invention described in claim 35, polymerization in a gas phase under a plasma atmosphere is performed by diluting the film forming gas with a gas that does not contribute to film formation. The reaction can be suppressed. Therefore, it is possible to more efficiently form an amorphous silicon film having a low hydrogen concentration in the film.

【0110】請求項37記載の発明は、請求項35又は
36記載のアモルファスシリコン膜の形成方法におい
て、アモルファスシリコン膜を形成する基板の温度を3
00℃以下とすることを特徴としている。
According to a thirty-seventh aspect of the present invention, in the method for forming an amorphous silicon film according to the thirty-fifth or thirty-sixth aspect, the temperature of the substrate on which the amorphous silicon film is to be formed is set to three.
It is characterized in that the temperature is not higher than 00 ° C.

【0111】基板温度が300℃より高くなると、アモ
ルファスシリコン膜表面の水素が熱エネルギーによって
脱離し、膜中水素濃度が低下するのであるが、アモルフ
ァスシリコン膜は微結晶化し、スループットが低下す
る。しかし、前記方法によると、300℃以下でアモル
ファスシリコン膜を形成するので、アモルファスシリコ
ン膜は微結晶化することはなく、スループットは低下せ
ず、従って、製造効率が低下することはない。また、3
00℃以下で基板上にアモルファスシリコン膜を形成す
るので、耐熱性が低い材質のものを基板として用いるこ
とができる。尚、前記基板温度の下限は、実際の製造工
程を考慮して、常温(約25℃)である。
When the substrate temperature is higher than 300 ° C., hydrogen on the surface of the amorphous silicon film is desorbed by thermal energy and the hydrogen concentration in the film is reduced. However, the amorphous silicon film is microcrystallized and the throughput is reduced. However, according to the above method, since the amorphous silicon film is formed at a temperature of 300 ° C. or lower, the amorphous silicon film does not microcrystallize, the throughput does not decrease, and the manufacturing efficiency does not decrease. Also, 3
Since the amorphous silicon film is formed on the substrate at a temperature of 00 ° C. or lower, a material having low heat resistance can be used as the substrate. The lower limit of the substrate temperature is a normal temperature (about 25 ° C.) in consideration of an actual manufacturing process.

【0112】請求項38記載の発明は、請求項35乃至
37の何れかに記載のアモルファスシリコン膜の形成方
法において、アモルファスシリコン膜の形成方法であっ
て、前記成膜用ガスはSiH4またはSi26を含み、
前記成膜に寄与しないガスは少なくともArを含み、前
記成膜用ガスの比率を5%以下とすることを特徴として
いる。
The invention according to claim 38 is the method for forming an amorphous silicon film according to any one of claims 35 to 37, wherein the film forming gas is SiH 4 or Si It includes 2 H 6,
The gas that does not contribute to the film formation contains at least Ar, and the ratio of the film formation gas is set to 5% or less.

【0113】前記成膜用ガスであるSiH4またはSi2
6の濃度を5%以下とし、成膜に寄与しないガスであ
るArの濃度を増加することによって、アモルファスシ
リコン膜の成膜速度が低下し、また、プラズマ中で励起
されたArやSiH2ラジカルやSiHラジカル等の高
エネルギー粒子が増加するので、アモルファスシリコン
膜形成中の最表面に存在する水素が前記高エネルギー粒
子による物理化学反応(前記高エネルギー粒子のもつ運
動エネルギーや内部エネルギーを膜表面に与える)によ
って脱離し、膜中水素濃度が3at%以下のアモルファス
シリコン膜を形成することができる。従って、従来のよ
うに、アモルファスシリコン膜中の水素を脱離させる工
程を行う必要なくなり、製造効率が向上する。
The film-forming gas SiH 4 or Si 2
By reducing the concentration of H 6 to 5% or less and increasing the concentration of Ar, which is a gas that does not contribute to the film formation, the film formation rate of the amorphous silicon film is reduced, and Ar and SiH 2 excited in the plasma are reduced. Since high-energy particles such as radicals and SiH radicals increase, hydrogen existing on the outermost surface during the formation of the amorphous silicon film causes a physicochemical reaction by the high-energy particles (the kinetic energy and internal energy of the high-energy particles are reduced on the film surface). To form an amorphous silicon film having a hydrogen concentration of 3 at% or less in the film. Therefore, unlike the related art, there is no need to perform a step of desorbing hydrogen in the amorphous silicon film, and the manufacturing efficiency is improved.

【0114】また、前記Arは、不活性ガスの中で特
に、プラズマ中でエネルギー状態が高くなり易いガスで
あり、従って、アモルファスシリコン膜形成中の最表面
に存在する水素が、前記Arによる物理化学反応によっ
て脱離する。
The above-mentioned Ar is an inert gas which is likely to have a high energy state particularly in plasma, and therefore, the hydrogen existing on the outermost surface during the formation of the amorphous silicon film is physically affected by the Ar. Desorbed by chemical reaction.

【0115】請求項39記載の発明は、請求項38記載
のアモルファスシリコン膜の形成方法において、前記成
膜に寄与しないガスは少なくともArとH2を含むこと
を特徴としている。
The invention according to claim 39 is characterized in that, in the method for forming an amorphous silicon film according to claim 38, the gas that does not contribute to the film formation contains at least Ar and H 2 .

【0116】前記方法とすることにより、プラズマ中で
高エネルギー粒子となった水素原子やH+が、アモルフ
ァスシリコン膜表面へ到達し、アモルファスシリコン膜
形成中の最表面に存在するSi−H結合が切断され、水
素分子となって膜表面より脱離すると考えられる。従っ
て、アモルファスシリコン膜中の膜中水素濃度をさらに
低減することが可能となる。
According to the above method, hydrogen atoms and H +, which have become high-energy particles in the plasma, reach the surface of the amorphous silicon film, and the Si—H bond existing on the outermost surface during the formation of the amorphous silicon film is removed. It is thought that it is cut and becomes a hydrogen molecule and is desorbed from the film surface. Therefore, it is possible to further reduce the hydrogen concentration in the amorphous silicon film.

【0117】請求項40記載の発明は、請求項35又は
36記載のアモルファスシリコン膜の形成方法におい
て、プラズマCVD装置として、高周波電極と接地電極
とが対向配置された平行平板型プラズマCVD装置を用
い、該平行平板型プラズマCVD装置の高周波電源の周
波数を20MHz以上、100MHz以下とすることを
特徴としている。
According to a forty-ninth aspect of the present invention, in the method for forming an amorphous silicon film according to the thirty-fifth or thirty-sixth aspect, a parallel plate type plasma CVD apparatus having a high-frequency electrode and a ground electrode opposed to each other is used as the plasma CVD apparatus. The frequency of the high-frequency power supply of the parallel plate type plasma CVD apparatus is set to 20 MHz or more and 100 MHz or less.

【0118】前記方法のように、平行平板型プラズマC
VD装置の真空容器内で、高周波電源の周波数を通常の
13.56MHzよりも高くすることにより、プラズマ
中に高エネルギー粒子を効率的に生成することができ、
従って、高エネルギー粒子による物理化学反応によっ
て、基板上のアモルファスシリコン膜の膜中水素濃度を
低減することができる。
As described above, the parallel plate type plasma C
By setting the frequency of the high-frequency power supply higher than the normal 13.56 MHz in the vacuum vessel of the VD device, high-energy particles can be efficiently generated in the plasma,
Therefore, the hydrogen concentration in the amorphous silicon film on the substrate can be reduced by the physicochemical reaction by the high energy particles.

【0119】具体的には、前記プラズマCVD装置の高
周波電源の周波数を20MHz以上、100MHz以下
とし、高周波電源の周波数を通常の13.56MHzよ
りも高くすることにより、プラズマ密度が上がり、プラ
ズマ中の高エネルギー粒子を効率的に生成することがで
きる。なお、高周波電源の周波数が20MHzよりも低
い領域では高エネルギー粒子は効率的に生成せず、ま
た、高周波電源の周波数が100MHzより高い領域で
は放電可能な範囲が狭く、装置構成に制約が多くなる。
よって、高周波電源の電源周波数は20MHz以上、1
00MHz以下とする。また、好ましくは、前記高周波
電源の周波数を27.12MHzとするのがよい。
More specifically, the frequency of the high-frequency power supply of the plasma CVD apparatus is set to 20 MHz or more and 100 MHz or less, and the frequency of the high-frequency power supply is set to be higher than 13.56 MHz. High energy particles can be efficiently generated. In the region where the frequency of the high-frequency power source is lower than 20 MHz, high-energy particles are not efficiently generated. In the region where the frequency of the high-frequency power source is higher than 100 MHz, the dischargeable range is narrow, and the configuration of the device is more restricted. .
Therefore, the power supply frequency of the high-frequency power supply is
00 MHz or less. Preferably, the frequency of the high frequency power supply is 27.12 MHz.

【0120】請求項41記載の発明は、請求項35又は
36記載のアモルファスシリコン膜の形成方法におい
て、プラズマCVD装置として、誘導結合型プラズマC
VD装置を用いることを特徴としている。
The invention according to claim 41 is the method for forming an amorphous silicon film according to claim 35 or 36, wherein an inductively coupled plasma C is used as a plasma CVD apparatus.
It is characterized in that a VD device is used.

【0121】前記誘導結合型プラズマCVD装置を用い
ても、プラズマ中に高エネルギー粒子を効率的に生成す
ることができ、該高エネルギー粒子の膜表面への物理化
学的エネルギーによって、アモルファスシリコン膜の膜
中水素濃度を低減することができる。
Even when the above-mentioned inductively coupled plasma CVD apparatus is used, high energy particles can be efficiently generated in the plasma, and the physicochemical energy of the high energy particles on the film surface makes it possible to form the amorphous silicon film. The hydrogen concentration in the film can be reduced.

【0122】請求項42記載の発明は、請求項35又は
36記載のアモルファスシリコン膜の形成方法におい
て、プラズマCVD装置として、電子サイクロトロン共
鳴型プラズマCVD装置を用いることを特徴としてい
る。
The invention according to claim 42 is characterized in that, in the method for forming an amorphous silicon film according to claim 35 or 36, an electron cyclotron resonance type plasma CVD apparatus is used as the plasma CVD apparatus.

【0123】前記電子サイクロトン共鳴型プラズマCV
D装置を用いても、同様に、プラズマ中に高エネルギー
粒子を効率的に生成することができ、同様に、アモルフ
ァスシリコン膜の膜中水素濃度を低減することができ
る。
The electron cycloton resonance type plasma CV
Even when the D apparatus is used, similarly, high-energy particles can be efficiently generated in the plasma, and similarly, the hydrogen concentration in the amorphous silicon film can be reduced.

【0124】[0124]

【発明の実施の形態】[第1の発明群]第1の発明群
は、薄膜トランジスタの製造装置及び製造方法に関し、
特に薄膜トランジスタのエキシマレーザー等を用いての
改質に関する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS [First Invention Group] A first invention group relates to a thin film transistor manufacturing apparatus and method.
In particular, the present invention relates to modification of a thin film transistor using an excimer laser or the like.

【0125】(実施の形態1−1)図1は実施の形態1
−1に係る薄膜トランジスタの製造装置の全体構成図で
あり、図2は実施の形態1−1に係る薄膜トランジスタ
の製造装置の電気的構成を示すブロック図である。な
お、図1において、室7に関してのみガスの供給・遮断
用のバルブV及び強制排気用のポンプPを描いている
が、実際は、室7以外の他の室1,2,3,4,5,6
にも同様なバルブV及びポンプPが個別に設けられてい
る。
(Embodiment 1-1) FIG. 1 shows Embodiment 1
FIG. 2 is an overall configuration diagram of a thin-film transistor manufacturing apparatus according to Embodiment-1; FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of the thin-film transistor manufacturing apparatus according to Embodiment 1-1; In FIG. 1, a valve V for supplying and shutting off gas and a pump P for forcibly exhausting gas are illustrated only in the chamber 7. , 6
A similar valve V and pump P are provided separately.

【0126】図1に示すように、本製造装置は、中央に
基板を搬送する搬送用ローラ、押し出し装置、握み手等
を有するロボット10を備えた搬送室1が設置されてい
る。
As shown in FIG. 1, the present manufacturing apparatus is provided with a transfer chamber 1 provided with a robot 10 having a transfer roller for transferring a substrate, an extruder, a grip, etc., at the center.

【0127】搬送室1は、その周囲にゲートバルブ92
〜97を介して6つの室2〜7が取り付けられる構造と
なっている。また、ロボット10は図示しないモータ付
き台の上にあり、このモータの回転により各処理に際し
て当該室の方向へ向くことが可能、すなわち回転可能で
ある。そしてこれにより、各室で別々の基板を同時に、
そして本製造装置では複数の基板を同時に処理すること
が可能となっている。
The transfer chamber 1 has a gate valve 92 around it.
It has a structure in which the six chambers 2 to 7 are attached via -97. Further, the robot 10 is on a motorized base (not shown), and can rotate in the direction of the chamber in each process by rotating the motor, that is, can rotate. And by this, separate substrates in each room at the same time,
In this manufacturing apparatus, a plurality of substrates can be processed simultaneously.

【0128】更に、何れの室2〜7も、少なくとも内部
の空気を排気して減圧する機能と、その室内でなされる
処理によってはその処理から定まる特定のガスを室外か
ら導入し、排気する機能を備えており、更にまた搬送室
1からゲートバルブ92〜97を介してロボット10に
より搬入された基板(図示せず)を各室2〜7の所定の
若しくは固有の条件で処理し、ロボット10と協力して
再度搬送室1へ搬出する機能を有している。
Further, each of the chambers 2 to 7 has a function of exhausting at least the internal air and depressurizing the air, and a function of introducing and exhausting a specific gas determined by the processing depending on the processing performed in the chamber from the outside. Further, a substrate (not shown) carried in from the transfer chamber 1 by the robot 10 through the gate valves 92 to 97 is processed under predetermined or unique conditions in each of the chambers 2 to 7. And has the function of carrying out to the transfer chamber 1 again in cooperation with.

【0129】搬出入室2は、本装置にて処理する基板を
外部から取り入れてその雰囲気を大気から減圧にする、
或いは本装置で処理の終了した基板の雰囲気を減圧状態
から室内の大気に戻したり、窒素を充填したりする機能
を有している。またこのため、ポンプPや弁Vや各種ガ
ス供給機構に接続されている。なお、ポンプPや弁Vや
各種ガス供給機構は、搬出入室2以外のその室1,3〜
7にも個別に設けられている。
The loading / unloading chamber 2 takes a substrate to be processed by the present apparatus from the outside and reduces its atmosphere from the atmosphere to a reduced pressure.
Alternatively, it has a function of returning the atmosphere of the substrate, which has been processed by the present apparatus, from the reduced pressure state to the indoor atmosphere, or filling with nitrogen. For this purpose, it is connected to a pump P, a valve V and various gas supply mechanisms. The pump P, the valve V, and the various gas supply mechanisms are provided in the chambers 1, 3 to 3 other than the loading / unloading chamber 2.
7 are also provided individually.

【0130】2つの成膜室3、4は、室外の原料(ガ
ス)供給源に弁Vを介して接続されており、これにより
その室内にてプラズマCVD法により基板上に非晶質シ
リコンや微結晶シリコンの膜、或いは絶縁膜としての二
酸化珪素膜等を形成する設備、部屋としての機能を有す
る。
The two film-forming chambers 3 and 4 are connected to a source (gas) supply source outside via a valve V. In this chamber, amorphous silicon or amorphous silicon is formed on the substrate by plasma CVD. It functions as a facility and a room for forming a microcrystalline silicon film, a silicon dioxide film as an insulating film, or the like.

【0131】なお、成膜室3、4で用いる成膜方法は、
何もプラズマCVD法に限られるものではなく、必要な
設備との接続を図ることによりECRプラズマCVD
法、リモートプラズマCVD法、或いはスパッタリング
法等々を用いることも可能である。
The film forming method used in the film forming chambers 3 and 4 is as follows.
Nothing is limited to the plasma CVD method. ECR plasma CVD can be performed by connecting to necessary equipment.
, A remote plasma CVD method, a sputtering method, or the like can be used.

【0132】レーザアニール室5は、上面に室外からの
レーザ光を導入することのできる石英製の窓(図示せ
ず)を有し、また室内に搬入された改質のための照射の
対象としての非晶質半導体薄膜の形成された基板を、水
平に保持した状態でレーザーエネルギーの密度等の処理
条件から定まる所定の速度で移動させる機能を有してい
る。
The laser annealing chamber 5 has a quartz window (not shown) on the upper surface through which laser light from outside can be introduced, and is used as an irradiation target for reforming carried into the room. The substrate on which the amorphous semiconductor thin film is formed is moved horizontally at a predetermined speed determined by processing conditions such as laser energy density.

【0133】そして、レーザ光は、室外の改質(溶融、
結晶化)用レーザ発振装置11より所定の強度及び発振
条件で出射された後、レンズ、スリット等を有する光学
系12により所定のエネルギー密度及びビーム形状に調
整される。そして基板が所定のプログラムにのっとて移
動することにより、このビームがレーザアニール室内に
設置されている基板表面を順に走査しつつその全面を照
射することとなる。
Then, the laser light is applied to the outdoor reforming (melting,
After being emitted from a laser oscillation device 11 for crystallization under predetermined intensity and oscillation conditions, the beam is adjusted to a predetermined energy density and beam shape by an optical system 12 having a lens, a slit, and the like. When the substrate moves according to a predetermined program, this beam irradiates the entire surface of the substrate while sequentially scanning the surface of the substrate installed in the laser annealing chamber.

【0134】また、場合によっては、基板を動かさずに
特定領域のみレーザーを照射したりする。
In some cases, the laser is irradiated only to a specific area without moving the substrate.

【0135】熱処理室6は、基板、より正確にはその面
に形成された各薄膜を所定の温度及び雰囲気で熱処理す
る機能を有している。またこのため、その側壁面は断熱
されている。なお、熱処理室6は、熱処理のため電気ヒ
ーターを有している。
The heat treatment chamber 6 has a function to heat-treat the substrate, more precisely, each thin film formed on its surface at a predetermined temperature and atmosphere. Therefore, the side wall surface is insulated. Note that the heat treatment chamber 6 has an electric heater for heat treatment.

【0136】また、測定室7は、基板上に形成された非
晶質半導体薄膜はもとより、その正確性を増すために基
板そのものの密度等の所定の物性値等をその内容に応じ
て減圧中若しくは所定の雰囲気中で測定する手段を有し
ている。またこのため、整備保守等を考慮して室外に設
けられたレーザー発振器、受光機等に整合した構造、例
えばレーザ光導入、導出用の石英製窓等を有している、
となっており、更に測定精度向上のため基板を正確に水
平に保持しうる機能を有している。
[0136] The measuring chamber 7 is used to increase the accuracy of the amorphous semiconductor thin film formed on the substrate, as well as the predetermined physical properties such as the density of the substrate itself in accordance with the contents thereof. Alternatively, it has means for measuring in a predetermined atmosphere. In addition, for this reason, a laser oscillator provided outside in consideration of maintenance and the like, a structure matched to the light receiver, etc., for example, a laser light introduction, has a quartz window and the like for derivation,
And has a function of holding the substrate accurately and horizontally to improve the measurement accuracy.

【0137】以上のもとで、薄膜トランジスタの製造に
際し、各室でなされる処理の内容について説明する。
Based on the above, the contents of the processing performed in each chamber when manufacturing the thin film transistor will be described.

【0138】まず、基板上への非晶質シリコンからなる
薄膜の形成そのもの等のいわゆる周知技術については、
その内容の説明は省略し、本装置固有の室内処理につい
て説明する。
First, with respect to the so-called well-known techniques such as the formation of a thin film made of amorphous silicon on a substrate,
The description of the contents is omitted, and the indoor processing unique to the present apparatus will be described.

【0139】具体的には、先ず測定室7での物性の測定
値について説明する。
Specifically, first, the measured values of the physical properties in the measurement chamber 7 will be described.

【0140】測定室7が備えている物性値を測定する手
段は幾つかあるが、その一例を図3に示す。
There are several means for measuring physical properties provided in the measuring chamber 7, one example of which is shown in FIG.

【0141】本装置では、検査対象の薄いガラス製(当
然透光性)基板21を歪まない様に水平に保持し、これ
に対して、表面に垂直な方向、すなわち真上から石英の
窓31を通して350あるいは420nm等所定の波長
のレーザ光34を照射する膜厚測定用光源部13と反射
鏡32及び膜厚測定用光源部の照射方向に対向する壁面
側に石英の窓33を介して設けられた透過光検出部14
を備えている。
In the present apparatus, a thin glass (naturally transparent) substrate 21 to be inspected is held horizontally so as not to be distorted, while a quartz window 31 is placed in a direction perpendicular to the surface, that is, from directly above. A film thickness measuring light source unit 13 for irradiating a laser beam 34 of a predetermined wavelength such as 350 or 420 nm through the light source, a reflecting mirror 32, and a quartz window 33 on the wall surface facing the irradiation direction of the film thickness measuring light source unit. Transmitted light detector 14
It has.

【0142】これにより、シリコン薄膜形成前後での基
板、そして16インチや20インチ等の大きい基板の場
合には更に移動機構71を使用して基板を移動させてそ
の各部の透過率の変化を測定することが可能であり、ひ
いては基板上に形成されたシリコン薄膜等の厚さを正確
に求めることが可能となっている。なお、基板は全て
(何時も)水平に取り付けられるため、基板毎のその厚
さの変化については調整や修正が不必要なのはいうまで
もない。
Thus, the substrate before and after the formation of the silicon thin film, and in the case of a large substrate such as 16 inches or 20 inches, are further moved by using the moving mechanism 71 to measure the change in transmittance of each part. Therefore, the thickness of the silicon thin film or the like formed on the substrate can be accurately obtained. It should be noted that since all the substrates are mounted horizontally (at any time), it is needless to say that adjustment or correction of the change in the thickness of each substrate is unnecessary.

【0143】また、基板そのものが水平に据え付けられ
ているか否かも、レーザー光の干渉を利用して正確に確
認することも可能である。
It is also possible to accurately check whether or not the substrate itself is mounted horizontally by utilizing the interference of laser light.

【0144】また、膜厚測定用光源部13は、図示しな
いプリズムを通す等光学系の変更、光源の変更等により
照射する光の波長を一定範囲で変化させることも可能で
あり、このため正確な測定のため波長を変更して測定し
たり、膜厚以外の物性値も測定可能である。
Further, the light source unit 13 for film thickness measurement can change the wavelength of the irradiated light within a certain range by changing the optical system such as passing through a prism (not shown) or changing the light source. It is possible to perform measurement by changing the wavelength, and to measure physical properties other than the film thickness.

【0145】また、水素等特別な物質に吸収されたり、
特別な物質を励起させたりする波長の光を照射して、そ
の吸収率や励起光の強度からその濃度を調べることも可
能である。
In addition, absorption by a special substance such as hydrogen,
It is also possible to irradiate light having a wavelength for exciting a special substance or the like, and to examine the concentration from the absorption rate or the intensity of the excitation light.

【0146】次いで、図2を参照して、当該製造装置の
電気的構成について簡単に説明する。図2において、7
0は制御回路であり、この制御回路70にはシステムプ
ラグラムや改質に関するレーザー出力等のデータがスト
アされたROM75やRAM72が接続されている。ま
た、この制御回路70には、操作入力手段73及び光検
出部14が接続されており、操作入力手段73からの入
力、光検出部14からの検出データが与えられる。ま
た、制御回路70には、複数のバルブV,…、複数のポ
ンプP,…、測定用のレーザー光を照射する光源部1
3、アニール用のレーザーを照射する発振機11等が接
続されており、各バルブVの開閉、ポンプPの駆動、光
源部13や発振機11のレーザー駆動等が制御されてい
る。なお、各種のガス供給源には開閉弁(図示せず)が
それぞれ個別に設けられており、当該開閉弁の開閉は、
前記制御回路70よって制御されている。また、図2に
おいては、主として、室1〜7の減圧のための制御機構
及び測定・アニールのための制御機構に関して図示して
いるけれども、各室の所定の処理装置、例えば成膜室
3,4では成膜装置等に関しても前記制御回路70よっ
てその動作が制御されている。
Next, an electrical configuration of the manufacturing apparatus will be briefly described with reference to FIG. In FIG.
Reference numeral 0 denotes a control circuit. The control circuit 70 is connected to a ROM 75 and a RAM 72 in which data such as a system program and laser output related to reforming are stored. The control circuit 70 is connected to the operation input unit 73 and the light detection unit 14, and receives an input from the operation input unit 73 and detection data from the light detection unit 14. The control circuit 70 includes a plurality of valves V,..., A plurality of pumps P,.
3. The oscillator 11 for irradiating the laser for annealing is connected, and the opening and closing of each valve V, the driving of the pump P, and the laser driving of the light source unit 13 and the oscillator 11 are controlled. In addition, on-off valves (not shown) are individually provided for various gas supply sources.
It is controlled by the control circuit 70. Although FIG. 2 mainly shows a control mechanism for reducing the pressure in the chambers 1 to 7 and a control mechanism for measuring and annealing, a predetermined processing apparatus in each chamber, for example, the film forming chamber 3 or the like. In 4, the operation of the film forming apparatus and the like is also controlled by the control circuit 70.

【0147】次に、本測定室7の物性値を測定する第2
の例を図4に示す。
Next, the second measurement of the physical property value of the main measurement chamber 7 is performed.
4 is shown in FIG.

【0148】本図では、測定室の搬送室に向いていない
1組の相対向する側面に石英製窓35、36を有してい
る。そしてこれにより、正確に水平に設置された基板2
1面の垂直方向に対し石英の窓35を介して一定の角度
で所定の波長の光を照射することのできる物性値測定用
光源部15及び基板表面で反射されたその照射光を石英
の窓36を介して検出する物性値測定用受光部16を使
用して物性値を測定可能としている。
In this figure, quartz windows 35 and 36 are provided on a pair of opposing side surfaces not facing the transfer chamber of the measurement chamber. And, by this, the substrate 2 accurately placed horizontally
A light source unit 15 for measuring physical properties capable of irradiating light of a predetermined wavelength at a predetermined angle through a quartz window 35 with respect to the vertical direction of one surface, and the irradiating light reflected on the substrate surface is used as a quartz window. The physical property value can be measured by using the physical property value measuring light-receiving unit 16 detected through 36.

【0149】具体的には、エリプソメトリ法により基板
表面に形成された透光性膜の厚さや屈折率を測定するこ
とが可能である。
Specifically, it is possible to measure the thickness and the refractive index of the light transmitting film formed on the substrate surface by the ellipsometry method.

【0150】次いで、上記構成の薄膜トランジスタ製造
の装置を用いた薄膜トランジスタの製造方法について説
明する。
Next, a method of manufacturing a thin film transistor using the apparatus for manufacturing a thin film transistor having the above structure will be described.

【0151】図5は薄膜トランジスタ(素子)の製造の
進展に伴う断面構造の変化の様子を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing how the cross-sectional structure changes as the manufacturing of thin film transistors (elements) progresses.

【0152】先ず、搬出入室2内に、外部から透光性基
板21を搬入する。
First, the translucent substrate 21 is loaded into the loading / unloading chamber 2 from outside.

【0153】この際、搬送室1及びその周囲に配置され
た各室2〜7は、搬出入室2以外は何れも予め所定の圧
力以下になるように内部の気体が排出されている。
At this time, the inside of the transfer chamber 1 and each of the chambers 2 to 7 disposed around the transfer chamber 1 are discharged in advance so that the pressure inside the transfer chamber 1 and the chamber 2 becomes a predetermined pressure or less.

【0154】搬出入室2を真空排気後、HEPAフィル
ターで一応清浄化された室内で洗浄された基板21を、
ゲートバルブを開け搬送用ロボット10により第1の成
膜室3内に移動させる。
After evacuating the loading / unloading chamber 2, the substrate 21 washed in the room which has been temporarily cleaned by the HEPA filter is removed.
The gate valve is opened and moved into the first film forming chamber 3 by the transfer robot 10.

【0155】この成膜室3に、TEOS(Tetra
Ethyl OrthoSilicate)と酸素の混
合ガスを導入し、基板表面にプラズマCVD法により二
酸化珪素膜よりなるアンダーコート膜を400nmの厚
さで形成した後、基板を測定室7に移動させ、その透過
率を測定する。
In the film forming chamber 3, TEOS (Tetra
A mixed gas of Ethyl OrthoSilicate and oxygen is introduced, an undercoat film made of a silicon dioxide film is formed to a thickness of 400 nm on the surface of the substrate by a plasma CVD method, and then the substrate is moved to the measurement chamber 7 and its transmittance is measured. Measure.

【0156】次に、図5に示す各処理がなされることと
なる。
Next, each processing shown in FIG. 5 is performed.

【0157】(a)基板21を、第2の成膜室4に移動
する。この成膜室では、シランとアルゴンの混合ガスを
導入し、基板上に形成されたアンダーコート膜22上に
更に非晶質シリコン膜23を概ね50nmの厚さで形成
する。
(A) The substrate 21 is moved to the second film forming chamber 4. In this film forming chamber, a mixed gas of silane and argon is introduced, and an amorphous silicon film 23 is further formed on the undercoat film 22 formed on the substrate to a thickness of about 50 nm.

【0158】その後、再度基板を測定室7に移動し、非
晶質シリコン膜形成後の基板の透過率を測定する。しか
る後、この非晶質シリコン膜形成後の透過率と先に測定
した形成前の透過率とを比較し、両値の差を元に、形成
された非晶質シリコン膜の厚さが1nm以下の精度で算
出されることとなる。
Then, the substrate is moved to the measurement chamber 7 again, and the transmittance of the substrate after the formation of the amorphous silicon film is measured. Thereafter, the transmittance after the formation of the amorphous silicon film is compared with the transmittance measured before the formation, and based on the difference between the two values, the thickness of the formed amorphous silicon film is 1 nm. It is calculated with the following accuracy.

【0159】(b)基板を測定室7からレーザアニール
室5に移動し、先に求めた非晶質シリコン膜の厚さに最
も適した条件、特にエネルギー密度、のレーザ光を基板
表面に照射して、この膜を多結晶シリコン膜24とす
る。なお、この際、予め膜厚とレーザ照射条件の関係が
ROM75にストアされており、これにより、非晶質シ
リコン膜の厚さが5〜10%程度の範囲でばらついて
も、照射による溶融、再結晶化後のシリコンの特性のば
らつきを2〜3%程度に抑えることが可能である。(な
お、従来は、このばらつきは、10%に達することがあ
った。) (c)基板をレーザアニール室5から第2の成膜室4に
移し、多結晶シリコン膜表面に30nmの厚さの二酸化
珪素膜よりなる第1ゲート絶縁膜25を成膜する。
(B) The substrate is moved from the measurement chamber 7 to the laser annealing chamber 5, and the surface of the substrate is irradiated with a laser beam having conditions most suitable for the thickness of the amorphous silicon film previously obtained, particularly, energy density. This film is referred to as a polycrystalline silicon film 24. Note that, at this time, the relationship between the film thickness and the laser irradiation conditions is stored in the ROM 75 in advance, so that even if the thickness of the amorphous silicon film varies in the range of about 5 to 10%, Variations in the characteristics of silicon after recrystallization can be suppressed to about 2 to 3%. (In the past, this variation sometimes reached 10%.) (C) The substrate was moved from the laser annealing chamber 5 to the second film forming chamber 4 and a thickness of 30 nm was formed on the surface of the polycrystalline silicon film. A first gate insulating film 25 made of a silicon dioxide film is formed.

【0160】(d)基板を搬出入室2に移動させる。(D) The substrate is moved to the loading / unloading room 2.

【0161】そして、ゲートバルブ92を閉じ、搬出入
室2内に清浄な窒素ガスを大気圧になるまで導入後、基
板を外部へ取り出す。
Then, the gate valve 92 is closed, a clean nitrogen gas is introduced into the loading / unloading chamber 2 until the atmospheric pressure is reached, and the substrate is taken out.

【0162】このもとで、フォトリソグラフィ技術を用
いて基板表面に所定のパターンのレジストを形成した
後、四弗化炭素と酸素の混合ガスを用いたドライエッチ
ング法により、多結晶シリコン膜と第1ゲート絶縁膜と
を製品としての液晶表示パネルから定まる所定のトラン
ジスタ素子の配列に従った形状、配列になるよう孤立化
(パターン237、38に形成)する。なおここで、エ
ッチングがウェトでなくドライなのは、寸法出しが正確
なことによる。
Under these conditions, a resist having a predetermined pattern is formed on the substrate surface by using the photolithography technique, and then the polycrystalline silicon film and the polycrystalline silicon film are formed by a dry etching method using a mixed gas of carbon tetrafluoride and oxygen. One gate insulating film is isolated (formed into patterns 237 and 38) so as to have a shape and an arrangement according to a predetermined arrangement of transistor elements determined from a liquid crystal display panel as a product. Here, the reason why the etching is dry instead of wet is that the dimensioning is accurate.

【0163】(e)60nmの厚さの二酸化珪素膜より
なる第2ゲート絶縁膜26を成膜し、続けてモリブデン
とタングステンの合金よりなるゲート電極膜27を成膜
する。
(E) A second gate insulating film 26 made of a silicon dioxide film having a thickness of 60 nm is formed, and subsequently, a gate electrode film 27 made of an alloy of molybdenum and tungsten is formed.

【0164】更に、このゲート電極膜を所定のパターン
39に形成後、このパターンをマスク(遮蔽)として基
板全面にボロン(B)イオンを打ち込み、多結晶シリコ
ン膜の一部にp型導電体領域40を形成する。
Further, after this gate electrode film is formed in a predetermined pattern 39, boron (B) ions are implanted into the entire surface of the substrate using this pattern as a mask (shield), and a p-type conductive region is formed in a part of the polycrystalline silicon film. 40 is formed.

【0165】(f)再度、ゲート電極膜を所定のパター
ン41に形成後、基板全面にリン(P)イオンを打ち込
み、多結晶シリコン膜24の一部にn型導電体領域42
を形成する。
(F) After forming the gate electrode film in the predetermined pattern 41 again, phosphorus (P) ions are implanted into the entire surface of the substrate, and an n-type conductive region 42 is formed in a part of the polycrystalline silicon film 24.
To form

【0166】(g) 層間絶縁膜28を成膜した後、水
素ガスのプラズマ雰囲気中で350℃の熱処理を行い、
多結晶シリコン膜中の欠陥を水素原子で終端する。
(G) After forming the interlayer insulating film 28, a heat treatment at 350 ° C. is performed in a hydrogen gas plasma atmosphere.
The defects in the polycrystalline silicon film are terminated with hydrogen atoms.

【0167】その後、n型及びp型半導体の所定の領域
にコンタクトホールを形成し、チタンとアルミニウムの
積層膜よりなるソース電極29とドレイン電極30を形
成することで薄膜トランジスタが完成する。
Thereafter, contact holes are formed in predetermined regions of the n-type and p-type semiconductors, and a source electrode 29 and a drain electrode 30 made of a laminated film of titanium and aluminum are formed to complete a thin film transistor.

【0168】以上の説明でわかるように、本発明の実施
の形態では、アンダーコート膜から第1ゲート絶縁膜ま
での工程中、異なる層同士の界面が一度も汚染された雰
囲気や酸素に曝されることがないため、この工程中極め
て清浄な界面を維持することができ、これにより優れた
トランジスタ特性を実現できた。
As can be seen from the above description, in the embodiment of the present invention, during the process from the undercoat film to the first gate insulating film, the interface between the different layers is exposed to the polluted atmosphere or oxygen even once. Therefore, an extremely clean interface can be maintained during this step, thereby achieving excellent transistor characteristics.

【0169】具体的には、本実施の形態の製造装置及び
方法で製造した薄膜トランジスタの特性の評価試験を行
なったところ、n型半導体で300cm2 /V・sec
以上、p型半導体で150cm2 /V・sec以上の電
界効果移動度を有する薄膜トランジスタの基板間ばらつ
きは、3%以下であった。
Specifically, when an evaluation test of the characteristics of the thin film transistor manufactured by the manufacturing apparatus and method of the present embodiment was performed, it was found that an n-type semiconductor was 300 cm 2 / V · sec.
As described above, the variation between substrates of the p-type semiconductor having a field-effect mobility of 150 cm 2 / V · sec or more was 3% or less.

【0170】また同様の理由で、1V以下の閾値電圧を
再現性良く実現することができた。
For the same reason, a threshold voltage of 1 V or less was realized with good reproducibility.

【0171】更に、従来に比較して、AC電圧によるス
トレス印加や高温下でのDCストレス等に対する耐性の
向上も図ることができた。
Further, as compared with the related art, it is possible to improve the resistance to the application of the stress by the AC voltage and the DC stress at the high temperature.

【0172】(実施の形態1−2)本発明に係る薄膜ト
ランジスタ製造の装置及び方法の実施の形態1−2を、
図6及び図7を参照しつつ説明する。
(Embodiment 1-2) Embodiment 1-2 of the apparatus and method for manufacturing a thin film transistor according to the present invention will be described.
This will be described with reference to FIGS.

【0173】図6は、薄膜トランジスタの製造の進展に
伴う断面構造の変化の様子を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing how the cross-sectional structure changes as the manufacturing of the thin film transistor progresses.

【0174】図7は、本製造装置の全体構成図である。
なお本装置は、熱処理室61、62が2つあり、予備室
8を有しており、またこのため各室の配置は搬送室1を
中心に円状でなく楕円状であり、ひいてはロボット10
は回転のみならず、楕円の長軸方向への直線移動が可能
となっているのが図1に示すものと相違する。
FIG. 7 is an overall configuration diagram of the present manufacturing apparatus.
This apparatus has two heat treatment chambers 61 and 62 and has a preliminary chamber 8. Therefore, the arrangement of each chamber is not a circle centering on the transfer chamber 1 but an ellipse.
Is different from that shown in FIG. 1 in that not only rotation but also linear movement in the major axis direction of the ellipse is possible.

【0175】なお、2つの熱処理室は何れも側面が空気
に面しており、これにより他室との一層の断熱を図って
いる。
The two heat treatment chambers each have a side facing the air, thereby further insulating the other heat treatment chambers from the other heat treatment chambers.

【0176】以下、実施の形態を図6を参照しつつ説明
する。
Hereinafter, an embodiment will be described with reference to FIG.

【0177】(a)第1成膜室3での基板21上へのア
ンダーコート膜22の形成、測定室7での透過率測定、
第2成膜室4での非晶質シリコン膜の成膜を順次行う。
(A) Formation of the undercoat film 22 on the substrate 21 in the first film forming chamber 3, measurement of transmittance in the measuring chamber 7,
The formation of the amorphous silicon film in the second film forming chamber 4 is sequentially performed.

【0178】その後、第1熱処理室61にて、450℃
〜500℃の窒素ガス雰囲気中で非晶質シリコン膜中に
含まれる水素の追い出しという熱処理を行う。なおここ
で、窒素ガス中で熱処理を行なうのは、基板を均一に加
熱するためと、真空であるならば室内壁面にファンデル
ワールス力で付着していた物質が高温下で飛び出して非
晶質シリコンに付着するのを防止するためである。なお
また、この熱処理室は、エネルギーと作業の効率を高め
ること、据え付け精度は問題とならないことのため、複
数の基板を同時に処理可能となっている。
Thereafter, in the first heat treatment chamber 61, at 450 ° C.
A heat treatment for purging hydrogen contained in the amorphous silicon film is performed in a nitrogen gas atmosphere at about 500 ° C. Here, the heat treatment in nitrogen gas is performed in order to uniformly heat the substrate, and if vacuum is applied, the substance adhering to the interior wall surface by van der Waals force jumps out at high temperature and becomes amorphous. This is to prevent adhesion to silicon. In addition, this heat treatment chamber can process a plurality of substrates at the same time because energy and work efficiency are improved and installation accuracy does not matter.

【0179】熱処理後の基板を再度測定室7に移し、透
過率の測定を基に非晶質シリコン膜の膜厚を測定した後
レーザアニール室5に移し、最も適した条件のレーザ光
を基板表面に照射して多結晶シリコン膜24を形成す
る。
The substrate after the heat treatment was transferred to the measurement chamber 7 again, the thickness of the amorphous silicon film was measured based on the measurement of the transmittance, and then the substrate was transferred to the laser annealing chamber 5, and the laser light under the most suitable conditions was applied to the substrate. The polycrystalline silicon film 24 is formed by irradiating the surface.

【0180】(b)第1成膜室で第1ゲート絶縁膜を成
膜した後、第2熱処理室62にて300℃〜350℃の
水素プラズマ雰囲気中で熱処理を行う。この処理によ
り、多結晶シリコン膜中に存在する欠陥ダングリングボ
ンドが水素原子の結合により終端され、その後の処理に
おける欠陥の発生が抑止されることとなる。
(B) After forming the first gate insulating film in the first film forming chamber, heat treatment is performed in a hydrogen plasma atmosphere at 300 ° C. to 350 ° C. in the second heat treating chamber 62. By this processing, the defect dangling bonds existing in the polycrystalline silicon film are terminated by bonding of hydrogen atoms, and the occurrence of defects in the subsequent processing is suppressed.

【0181】更に、先の実施の形態1−1と同じく基板
を本装置外へ取り出し、このもとでフォトリソグラフィ
技術を用いて、第1ゲート絶縁膜及び多結晶シリコン膜
を所定のパターンに形成した後、第2ゲート絶縁膜26
を成膜し、続けてゲート電極膜を形成し、更にこの形成
したゲート電極膜を所定のパターン39に形成する。
Further, as in Embodiment 1-1, the substrate is taken out of the apparatus, and then the first gate insulating film and the polycrystalline silicon film are formed in a predetermined pattern by photolithography. After that, the second gate insulating film 26
Is formed, and subsequently, a gate electrode film is formed, and the formed gate electrode film is formed in a predetermined pattern 39.

【0182】次いで、基板全面にボロンイオンを打ち込
み、多結晶シリコン膜の一部にp型導電体領域40を形
成し、続けて再度、ゲート電極膜を所定のパターンに形
成後、基板全面にリンイオンを打ち込み、多結晶シリコ
ン膜の一部にn型導電体領域42を形成する。
Next, boron ions are implanted into the entire surface of the substrate to form a p-type conductive region 40 in a part of the polycrystalline silicon film. Then, after a gate electrode film is formed again in a predetermined pattern, phosphorus ions are formed all over the substrate. To form an n-type conductor region 42 in a part of the polycrystalline silicon film.

【0183】(c)層間絶縁膜28を成膜し、n型及び
p型半導体の所定の領域にコンタクトホールを形成した
後、ソース電極29及びドレイン電極30を形成するこ
とで薄膜トランジスタが完成する。
(C) After forming the interlayer insulating film 28 and forming contact holes in predetermined regions of the n-type and p-type semiconductors, the source electrode 29 and the drain electrode 30 are formed to complete the thin film transistor.

【0184】本実施例の形態で製造した薄膜トランジス
タの特性の評価試験を行なったところ、n型半導体で3
00cm2 /V・sec以上、p型半導体で150cm
2 /V・sec以上の電界効果移動度を有する薄膜トラ
ンジスタの基板間ばらつきが3%以下であった。
An evaluation test of the characteristics of the thin-film transistor manufactured in this embodiment mode was performed.
00cm 2 / V · sec or more, 150cm with p-type semiconductor
The variation between the substrates of the thin film transistors having a field effect mobility of 2 / V · sec or more was 3% or less.

【0185】(実施の形態1−1,1−2の補足事項)
以上、本発明をいくつかの実施の形態に基づいて説明し
てきたが、本発明は何もこれらに限定されないのは勿論
である。すなわち、例えば以下のようにしてもよい。
(Supplementary Information of Embodiments 1-1 and 1-2)
As described above, the present invention has been described based on some embodiments, but it is needless to say that the present invention is not limited to these embodiments. That is, for example, the following may be performed.

【0186】(1)半導体は、シリコン以外の物質、例
えばシリコン・ゲルマニウム、シリコン・ゲルマニウム
・炭素としている。
(1) The semiconductor is a material other than silicon, for example, silicon-germanium, silicon-germanium-carbon.

【0187】将来の技術の発達のもと、基板はガラス以
外の物質としている。
With the development of future technology, substrates are made of materials other than glass.

【0188】(2)将来の技術の発達のもと、シリコン
を溶融、再結晶するエネルギー線は電子ビーム等レーザ
ー光以外のものとしている。
(2) With the development of future technology, energy rays for melting and recrystallizing silicon are other than laser beams such as electron beams.

【0189】各薄膜の形成も何か他の手段としている。The formation of each thin film is another means.

【0190】(3)前の処理以降付着した汚染物質を清
浄なガスでブローする機能を有している。
(3) It has a function of blowing contaminants adhered after the previous process with a clean gas.

【0191】(4)石英窓(ガラス)は、厚さの異なる
物を取り換え可能としている。
(4) The quartz window (glass) can be replaced with one having a different thickness.

【0192】(5)真空室側面にゴム製手袋を取り付
け、直接人が基板を移動等することが可能としている。
(5) Rubber gloves are attached to the side surfaces of the vacuum chamber so that a person can directly move the substrate.

【0193】(6)上記実施の形態1−1,1−2で
は、アモルファスシリコンを多結晶シリコンに改質する
ため、レーザーアニール室5を用いたけれども、これに
代えて、ランプアニールを行う室を用いてもよい。ま
た、レーザーアニールとしは、炭酸ガスレーザーやアル
ゴン(Ar)レーザーやエキシマレーザー等を用いても
よい。
(6) In Embodiments 1-1 and 1-2, the laser annealing chamber 5 is used to modify amorphous silicon into polycrystalline silicon. However, instead of this, a chamber for performing lamp annealing is used. May be used. As the laser annealing, a carbon dioxide laser, an argon (Ar) laser, an excimer laser, or the like may be used.

【0194】(7)また、本発明に係る製造装置は、T
FTに限らず、その他の半導体素子に広く使用すること
ができる。更に、光学的多層膜の成膜処理や、LDD
(Lightly Doped Drain)構造の素子におけるインオ注入
処理にも好適に実施することができる。
(7) Further, the manufacturing apparatus according to the present invention
It can be widely used not only for FT but also for other semiconductor devices. In addition, optical multilayer film formation processing, LDD
The present invention can also be suitably carried out for an ion implantation process in a device having a (Lightly Doped Drain) structure.

【0195】(8)また、レーザーアニール室5で、レ
ーザーアニール後の結晶の度合いを測定手段で測定し
て、再度レーザーアニールを行うようにしてもよい。従
って、レーザーアニール室5と測定室7とは同一の室と
するように構成してもよい。なお、その場合は、レーザ
ーの出力を、測定用とアニール用とに応じて変えるよう
にすればよい。
(8) In the laser annealing chamber 5, the degree of the crystal after the laser annealing may be measured by the measuring means, and the laser annealing may be performed again. Therefore, the laser annealing chamber 5 and the measurement chamber 7 may be configured to be the same chamber. In this case, the output of the laser may be changed depending on whether it is for measurement or for annealing.

【0196】[第2の発明群の形態]第2の発明群は、
アクティブマトリックス型液晶表示装置や、センサアレ
イ、SRAM(Static Random Access Memory)等に適
用されるトップゲート型薄膜トランジスタ及びその製造
方法並びにトップゲート型薄膜トランジスタアレイに関
するものである。第2の発明群の要旨は以下の通りであ
る。即ち、第2の発明群は、半導体薄膜表面を大気に曝
すことなく、連続的にゲート電極を作製し得ることを特
徴とするものである。
[Form of the Second Invention Group] The second invention group includes:
The present invention relates to a top gate thin film transistor applied to an active matrix liquid crystal display device, a sensor array, a static random access memory (SRAM), and the like, a method of manufacturing the same, and a top gate thin film transistor array. The gist of the second invention group is as follows. That is, the second invention group is characterized in that a gate electrode can be manufactured continuously without exposing the surface of a semiconductor thin film to the atmosphere.

【0197】(実施の形態2−1) [薄膜トランジスタの構成]図8は実施の形態2−1に係
るトップゲート型TFTの構造を示す断面図である。ト
ップゲート型TFT130は、例えばガラス基板などの
絶縁性基板101上に、膜厚が例えば50nmの半導体
薄膜としての多結晶シリコン層102、膜厚が例えば1
00nmのSiO2(二酸化シリコン)から成るゲート
絶縁膜103、ゲート電極104、及び膜厚が例えば3
00nmのSiO2から成る層間絶縁膜108が、順に
積層されて構成されている。前記ゲート電極104は、
高融点金属(例えばモリブデン−タングステン合金)か
ら成る第1サブゲート電極114と、該第1サブゲート
電極114上に形成されている低抵抗金属(例えばアル
ミニウム)から成る第2サブゲート電極115とから構
成されている。前記半導体薄膜102は、ソース領域1
05と、ドレイン領域106と、チャネル領域107と
から構成されている。チャネル領域107は、ソース領
域105とドレイン領域106との間に介在し且つゲー
ト絶縁膜103を介して第1サブゲート電極114の直
下に位置している。
(Embodiment 2-1) [Structure of Thin Film Transistor] FIG. 8 is a sectional view showing a structure of a top gate type TFT according to Embodiment 2-1. The top gate type TFT 130 has a polycrystalline silicon layer 102 as a semiconductor thin film having a thickness of, for example, 50 nm on an insulating substrate 101 such as a glass substrate.
A gate insulating film 103 made of 00 nm SiO 2 (silicon dioxide), a gate electrode 104, and a film having a thickness of, for example, 3
An interlayer insulating film 108 made of 00 nm SiO 2 is sequentially laminated. The gate electrode 104 includes:
The first sub-gate electrode 114 is formed of a high melting point metal (for example, a molybdenum-tungsten alloy), and the second sub-gate electrode 115 is formed on the first sub-gate electrode 114 and is formed of a low-resistance metal (for example, aluminum). I have. The semiconductor thin film 102 has a source region 1
05, a drain region 106, and a channel region 107. The channel region 107 is interposed between the source region 105 and the drain region 106 and is located directly below the first sub-gate electrode 114 via the gate insulating film 103.

【0198】また、前記層間絶縁膜108にはコンタク
トホール111a,111bが形成されており、このコ
ンタクトホール111aを介してソース電極109がソ
ース領域105に電気的に接続されており、コンタクト
ホール111bを介してドレイン電極110がドレイン
領域106に電気的に接続されている。なお、ソース電
極109及びはドレイン電極110は、低抵抗金属(例
えばアルミニウム)から成る。
Further, contact holes 111a and 111b are formed in the interlayer insulating film 108. A source electrode 109 is electrically connected to the source region 105 through the contact holes 111a. The drain electrode 110 is electrically connected to the drain region 106 via. The source electrode 109 and the drain electrode 110 are made of a low-resistance metal (for example, aluminum).

【0199】ここで、ゲート電極104を、高融点金属
から成る第1サブゲート電極114と、低抵抗金属から
成る第2サブゲート電極115とからなる積層構造とし
たのは、以下の理由による。
The gate electrode 104 has a laminated structure including the first sub-gate electrode 114 made of a high melting point metal and the second sub-gate electrode 115 made of a low-resistance metal for the following reason.

【0200】即ち、近年、液晶ディスプレイの大型化が
要望されており、これに伴って信号電圧の降下を防止す
るため、ゲート電極の電極材料として低抵抗金属を使用
することが要望されている。しかし、低抵抗であっても
低融点材料であれば、TFT製造工程で例えばドーピン
グの後の不純物の活性化のための熱処理の際、ゲート電
極の金属材料が部分的に溶解して端面に接触するといっ
た現象が発生し、トランジスタ性能に重大な影響を与え
ることになる。そこで、かかる問題を解決するために
は、低抵抗でしかも高融点の材料をゲート電極材料とす
ることが要請される。ところが、配線材料として使用可
能な範囲内で、低抵抗で且つ高融点である金属材料は、
存在しない。そこで、本実施の形態では、ゲート電極1
04を、高融点金属から成る第1サブゲート電極114
と低抵抗金属から成る第2サブゲート電極115との積
層構造とした。これにより、第1サブゲート電極114
形成後、第2サブゲート電極115形成前に熱処理を行
えば、熱処理に起因するゲート電極の部分的溶解を防止
することができる。また、熱処理工程後に、第2サブゲ
ート電極115形成するようにして、ゲート電極全体と
して、低抵抗化を図ることができる。
That is, in recent years, there has been a demand for an increase in the size of a liquid crystal display, and accordingly, in order to prevent a signal voltage from dropping, it has been desired to use a low-resistance metal as an electrode material for a gate electrode. However, if the material has a low resistance but has a low melting point, the metal material of the gate electrode partially dissolves in the TFT manufacturing process, for example, during heat treatment for activating impurities after doping, and contacts the end face. Phenomenon, which has a significant effect on transistor performance. In order to solve such a problem, it is required that a material having a low resistance and a high melting point be used as the gate electrode material. However, within the range that can be used as a wiring material, a metal material having a low resistance and a high melting point is
not exist. Therefore, in the present embodiment, the gate electrode 1
04 to the first sub-gate electrode 114 made of a high melting point metal.
And a second sub-gate electrode 115 made of a low-resistance metal. Thereby, the first sub-gate electrode 114
If heat treatment is performed after the formation and before the formation of the second sub-gate electrode 115, partial melting of the gate electrode due to the heat treatment can be prevented. In addition, by forming the second sub-gate electrode 115 after the heat treatment step, the resistance of the entire gate electrode can be reduced.

【0201】なお、TFTを上記構成とすることによ
り、TFTアレイにおいて、信号線や制御線などの配線
を、低抵抗金属材料で構成することが可能となる。この
点に関しては、後述する実施の形態2−6において詳述
する。
With the above structure of the TFT, it is possible to form the wiring such as the signal line and the control line in the TFT array from a low-resistance metal material. This point will be described in detail in Embodiment 2-6 described later.

【0202】[薄膜トランジスタの製造方法]図9及び図
10は実施の形態2−1に係るトップゲート型TFTの
製造工程を示す断面図であり、図11及び図12は実施
の形態2−1に係るトップゲート型TFTの製造工程を
示す平面図である。なお、図11(a)は図9(a)に
対応し、図11(b)は図9(b)に対応し、図11
(c)は図9(c)に対応し、図12(a)は図10
(a)に対応し、図12(b)は図10(b)に対応
し、図12(c)は図10(c)に対応する。
[Method of Manufacturing Thin-Film Transistor] FIGS. 9 and 10 are cross-sectional views showing steps of manufacturing a top-gate type TFT according to the embodiment 2-1. FIGS. It is a top view which shows the manufacturing process of such a top gate type TFT. 11 (a) corresponds to FIG. 9 (a), FIG. 11 (b) corresponds to FIG. 9 (b), and FIG.
9C corresponds to FIG. 9C, and FIG.
FIG. 12 (b) corresponds to FIG. 10 (b), and FIG. 12 (c) corresponds to FIG. 10 (c).

【0203】以下に、図9〜図12を参照して上記構成
のトップゲート型TFT130の製造方法について説明
する。
Hereinafter, a method of manufacturing the top gate type TFT 130 having the above configuration will be described with reference to FIGS.

【0204】先ず、表面に例えば400nm厚の不純物
拡散防止膜(図示せず)が付着したガラス基板などの絶
縁性基板101上に、例えば50nm厚の非晶質シリコ
ン薄膜をシラン、アルゴンおよび水素などの混合ガスを
用い、PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor D
eposition、プラズマCVD)などにより成膜する。そ
の後、上記非晶質シリコン薄膜中の水素を熱処理などに
より数at%以下に除去した後、エキシマレーザ光など
の高エネルギー密度の紫外線を照射するなどして、非晶
質シリコンを結晶化させて多結晶シリコン層120を形
成する。
First, a 50 nm-thick amorphous silicon thin film is formed on an insulating substrate 101 such as a glass substrate having a 400 nm-thick impurity diffusion preventing film (not shown) adhered to the surface, for example, with silane, argon and hydrogen. PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor D)
eposition, plasma CVD) or the like. Then, after removing hydrogen in the amorphous silicon thin film to a few at% or less by heat treatment or the like, the amorphous silicon is crystallized by irradiating high energy density ultraviolet rays such as excimer laser light. A polycrystalline silicon layer 120 is formed.

【0205】次に、前記多結晶シリコン層120の表面
を大気に曝すことなく、ゲート絶縁膜103となるシリ
コン酸化膜121を、例えば100nm厚で成膜する。
具体的には、シリコン酸化膜121を成膜するに当たっ
ては、TEOS (テトラエトキシシラン) 蒸気及び酸素
などの混合ガスを用い、PECVDなどにより成膜する
ことが好ましい。
Next, without exposing the surface of the polycrystalline silicon layer 120 to the atmosphere, a silicon oxide film 121 serving as the gate insulating film 103 is formed with a thickness of, for example, 100 nm.
Specifically, when forming the silicon oxide film 121, it is preferable to form the silicon oxide film 121 by PECVD using a mixed gas such as TEOS (tetraethoxysilane) vapor and oxygen.

【0206】次に、シリコン酸化膜121の表面全面に
亘って、第1サブゲート電極114となる例えばモリブ
デン−タングステン合金などの高融点金属薄膜122
を、スパッタリング法などにより成膜する。このような
状態が、図9(a)及び図11(a)に示されている。
Next, over the entire surface of the silicon oxide film 121, a high-melting point metal thin film 122 made of, for example, a molybdenum-tungsten alloy to be the first sub-gate electrode 114.
Is formed by a sputtering method or the like. Such a state is shown in FIGS. 9A and 11A.

【0207】このようにして、絶縁性基板101上に、
多結晶シリコン層120、シリコン酸化膜121を連続
して成膜することにより、多結晶シリコン層120とシ
リコン酸化膜121の清浄性(従って、多結晶シリコン
層102とゲート絶縁膜103の清浄性)が保たれる。
なお、連続して成膜する具体的な方法としては、上記し
た図1又は図7に示すロボットチャンバーを用いたクラ
スタ型成膜装置により行えばよい。
Thus, on the insulating substrate 101,
By continuously forming the polycrystalline silicon layer 120 and the silicon oxide film 121, the cleanliness of the polycrystalline silicon layer 120 and the silicon oxide film 121 (therefore, the cleanliness of the polycrystalline silicon layer 102 and the gate insulating film 103). Is kept.
As a specific method of forming a film continuously, it may be performed by the cluster type film forming apparatus using the robot chamber shown in FIG. 1 or FIG.

【0208】次に、素子の分離のため、フォトリソグラ
フィーとエッチング技術を用い、高融点金属薄膜122
表面から多結晶シリコン層120までを第1の島状に加
工する。このような状態が、図9(b)及び図11
(b)に示されている。
Next, in order to separate elements, a high melting point metal thin film 122 is formed by using photolithography and etching techniques.
Processing from the surface to the polycrystalline silicon layer 120 is processed into a first island shape. Such a state is shown in FIG. 9B and FIG.
This is shown in (b).

【0209】次に、再び、フォトリソグラフィとエッチ
ング技術を用い、高融点金属薄膜122とシリコン酸化
膜121を第2の島状に加工し、第1サブゲート電極1
14及びゲート絶縁膜103を形成する。そして、この
状態で、イオン注入技術により第1サブゲート電極11
4をマスクとして、自己整合的に、不純物イオンとして
n型の場合リン、p型の場合ホウ素を注入する。このと
きのイオン注入は、多結晶シリコン層120に直接ドー
ピングすればよいため、低加速電圧でのイオン注入によ
り行われる。従って、高加速電圧でのイオン注入に比べ
て、ドーピング時における半導体層の損傷を少なくする
ことができる。その後、例えば熱処理やランプ加熱、あ
るいはレーザ照射などにより、不純物イオンを活性化さ
せ、ソース領域105、ドレイン領域106及びチャネ
ル領域107を有する多結晶シリコン層102が作製さ
れる。このような状態が、図9(c)及び図11(c)
に示されている。
Next, the refractory metal thin film 122 and the silicon oxide film 121 are processed into a second island shape again by photolithography and etching techniques, and the first sub-gate electrode 1 is formed.
14 and a gate insulating film 103 are formed. Then, in this state, the first sub-gate electrode 11 is formed by the ion implantation technique.
Using the mask 4 as a mask, phosphorus is implanted as impurity ions in the case of n-type and boron is implanted in the case of p-type as impurity ions. Since the ion implantation at this time may be performed by directly doping the polycrystalline silicon layer 120, the ion implantation is performed at a low acceleration voltage. Therefore, damage to the semiconductor layer during doping can be reduced as compared with ion implantation at a high acceleration voltage. Thereafter, impurity ions are activated by, for example, heat treatment, lamp heating, laser irradiation, or the like, so that the polycrystalline silicon layer 102 having the source region 105, the drain region 106, and the channel region 107 is formed. Such a state is shown in FIGS. 9C and 11C.
Is shown in

【0210】次に、多結晶シリコン層102及び第1サ
ブゲート電極114を覆うように、絶縁性基板101全
面にシリコン酸化膜などからなる厚さ300nmの層間
絶縁膜108を形成する。このような状態が、図10
(a)及び図12(a)に示されている。
Next, a 300 nm-thick interlayer insulating film 108 made of a silicon oxide film or the like is formed on the entire surface of the insulating substrate 101 so as to cover the polycrystalline silicon layer 102 and the first sub-gate electrode 114. Such a state is shown in FIG.
(A) and FIG. 12 (a).

【0211】次に、再び、フォトリソグラフィとエッチ
ング技術を用いて層間絶縁膜108を加工して、ソース
領域105に開口したコンタクトホール111a、ドレ
イン領域106に開口したコンタクトホール111b、
第1サブゲート電極114に開口したコンタクトホール
111cを設ける。このような状態が、図10(b)及
び図12(b)に示されている。
Next, the interlayer insulating film 108 is processed again using photolithography and etching techniques to form a contact hole 111a opened in the source region 105, a contact hole 111b opened in the drain region 106,
A contact hole 111c opened in the first sub-gate electrode 114 is provided. Such a state is shown in FIGS. 10B and 12B.

【0212】次に、例えばアルミニウム等の低抵抗金属
薄膜を全面に形成し、再び、フォトリソグラフィとエッ
チング技術を用いて加工して、ソース電極109、ドレ
イン電極110及び第2サブゲート電極115を形成す
る。これにより、高融点金属から成る第1サブゲート電
極114と低抵抗金属から成る第2サブゲート電極11
5とから構成された積層構造のゲート電極104が形成
されたことになる。このような状態が、図10(c)及
び図12(c)に示されている。こうして、本実施の形
態2−1に係るトップゲート型TFT130が作製され
る。
Next, a low-resistance metal thin film of, for example, aluminum is formed on the entire surface and processed again using photolithography and etching techniques to form a source electrode 109, a drain electrode 110, and a second sub-gate electrode 115. . Thereby, the first sub-gate electrode 114 made of a high melting point metal and the second sub-gate electrode 11 made of a low resistance metal
5 has been formed. Such a state is shown in FIGS. 10C and 12C. Thus, the top gate type TFT 130 according to Embodiment 2-1 is manufactured.

【0213】上記製造方法により、多結晶シリコン層1
02とゲート絶縁膜103の界面は、連続的に作製され
るため、界面局在準位が少なく、清浄性が高い。また、
多結晶シリコン層102の島状加工された法面と第1サ
ブゲート電極114は、層間絶縁膜108で絶縁される
ため、接触することがない。従って、TFT特性の向上
が可能となる。
By the above manufacturing method, the polycrystalline silicon layer 1
Since the interface between the gate insulating film 02 and the gate insulating film 103 is formed continuously, the interface localization level is small and the cleanliness is high. Also,
The island-shaped processed surface of the polycrystalline silicon layer 102 and the first sub-gate electrode 114 are insulated by the interlayer insulating film 108 and thus do not come into contact with each other. Therefore, the TFT characteristics can be improved.

【0214】なお、半導体薄膜とゲート絶縁膜の連続成
膜は、搬送ロボットにより2つのPECVDチャンバ
と、レーザアニールチャンバの間で、ガラス基板の搬送
を減圧雰囲気あるいは所定のガス雰囲気等の清浄雰囲気
中で行うことが可能な、上記した図1又は図7に示すい
わゆるクラスタ型成膜装置により実現できる。
[0214] The semiconductor thin film and the gate insulating film are continuously formed by transporting the glass substrate between two PECVD chambers and a laser annealing chamber by a transport robot in a clean atmosphere such as a reduced-pressure atmosphere or a predetermined gas atmosphere. The so-called cluster type film forming apparatus shown in FIG. 1 or FIG.

【0215】(実施の形態2−2)図13及び図14は
実施の形態2−2に係るトップゲート型TFTの製造工
程を示す断面図である。本実施の形態2−2の製造方法
は、上記実施の形態2−1の製造方法とほぼ同様であ
る。即ち、本実施の形態2−2における図13(a)〜
図14(c)の各製造プロセスが、実施の形態2−1に
おける図9(a)〜図10(c)の各製造プロセスに対
応する。そして、各製造プロセスは、実施の形態2−2
と実施の形態2−1とは基本的には同一であり、詳細な
説明は省略する。但し、実施の形態2−1の製造方法で
は、第2の島状加工(図9(c))において高融点金属
薄膜122(第1サブゲート電極114に相当)とシリ
コン酸化膜121(ゲート絶縁膜103に相当)とを共
に加工した(図9(c)参照)けれども、本実施の形態
2−2の製造方法では、図13(c)に示すように高融
点金属薄膜122(第1サブゲート電極114に相当)
のみを加工する点において実施の形態2−1と相違す
る。従って、本実施の形態2−2では、ゲート絶縁膜越
しのイオン注入となるため、イオン注入を、高加速電圧
で行うことができる。このため、低加速電圧でのイオン
注入である実施の形態2−1と比べると、本実施の形態
2−2では、飛来イオンの直線性が向上するため、多結
晶シリコン層102の島状加工された法面が不純物イオ
ンで汚染されにくくなり、半導体薄膜とゲート電極との
リークが防止され、この結果として、良好な特性のTF
Tを作製しやすくなるというメリットが生じる。
(Embodiment 2-2) FIGS. 13 and 14 are cross-sectional views showing the steps of manufacturing a top-gate TFT according to Embodiment 2-2. The manufacturing method of the embodiment 2-2 is almost the same as the manufacturing method of the embodiment 2-1. That is, FIGS. 13A to 13C in Embodiment 2-2.
Each manufacturing process in FIG. 14C corresponds to each of the manufacturing processes in FIGS. 9A to 10C in Embodiment 2-1. Each manufacturing process is described in Embodiment 2-2.
And Embodiment 2-1 are basically the same, and a detailed description thereof will be omitted. However, in the manufacturing method according to the embodiment 2-1, in the second island processing (FIG. 9C), the refractory metal thin film 122 (corresponding to the first sub-gate electrode 114) and the silicon oxide film 121 (gate insulating film) (See FIG. 9 (c)). However, in the manufacturing method of the present embodiment 2-2, as shown in FIG. 13 (c), the refractory metal thin film 122 (first sub-gate electrode) is formed. 114)
Embodiment 2 is different from Embodiment 2-1 in that only the processing is performed. Therefore, in Embodiment 2-2, since the ion implantation is performed through the gate insulating film, the ion implantation can be performed at a high acceleration voltage. For this reason, compared to Embodiment 2-1 in which ion implantation is performed at a low acceleration voltage, in Embodiment 2-2, the linearity of flying ions is improved, and thus the island-like processing of the polycrystalline silicon layer 102 is performed. The resulting slope is less likely to be contaminated with impurity ions, preventing leakage between the semiconductor thin film and the gate electrode.
There is an advantage that T can be easily manufactured.

【0216】(実施の形態2−1及び実施の形態2−2
の補足説明) 上記実施の形態2−1及び実施の形態2−2では、高
融点金属として、モリブデン−タングステン合金を使用
する場合に関してのみ記述した。しかし、高融点金属の
材質に関しては、ガラス基板の耐熱温度以上でも安定な
ものであれば、他の金属でも構わない。例えば、モリブ
デン、タングステン、タンタル、チタン、バナジウム、
ジルコニウム、ニオブ、ニッケル、クロムやそれらの合
金などを用いてもよい。
(Embodiments 2-1 and 2-2)
In the above Embodiments 2-1 and 2-2, only the case where a molybdenum-tungsten alloy is used as the refractory metal has been described. However, as for the material of the high melting point metal, another metal may be used as long as it is stable even at a temperature higher than the heat resistance temperature of the glass substrate. For example, molybdenum, tungsten, tantalum, titanium, vanadium,
Zirconium, niobium, nickel, chromium, an alloy thereof, or the like may be used.

【0217】上記実施の形態2−1及び実施の形態2
−2では、第1サブゲート電極材料を高融点金属とした
けれども、高融点金属に代えて不純物濃度の高い多結晶
シリコンを第1サブゲート電極材料としてもよい。この
ような多結晶シリコンから成る第1サブゲート電極の形
成方法としては、ゲート絶縁膜103上に再び非晶質シ
リコンを作製し、紫外線照射により多結晶化し、不純物
注入により低抵抗化させ、第1サブゲート電極とすれば
よい。この第1サブゲート電極材料として不純物濃度の
高い多結晶シリコンを使用する場合には、特に実施の形
態2−1の製造方法において、ソース・ドレインへの不
純物注入時に、同時に第1サブゲート電極を構成する多
結晶シリコンにも不純物を注入することも可能となり、
作製が容易となるために特に好ましい。
Embodiment 2-1 and Embodiment 2
In -2, the first sub-gate electrode material is a high melting point metal, but polycrystalline silicon having a high impurity concentration may be used as the first sub-gate electrode material instead of the high melting point metal. As a method for forming such a first sub-gate electrode made of polycrystalline silicon, amorphous silicon is formed again on the gate insulating film 103, polycrystallized by irradiating ultraviolet rays, and the resistance is reduced by impurity implantation. What is necessary is just to make it a sub-gate electrode. When polycrystalline silicon having a high impurity concentration is used as the material of the first sub-gate electrode, the first sub-gate electrode is formed at the same time as the impurity is implanted into the source / drain in the manufacturing method of the embodiment 2-1. It is also possible to inject impurities into polycrystalline silicon,
It is particularly preferable because the production is easy.

【0218】上記実施の形態2−1及び実施の形態2
−2では、非晶質シリコンの成膜に、PECVDを用い
る場合に関して記述した。しかし、これらの成膜を、H
WCVD(熱フィラメントCVD)で行っても、同様の
結果を得る。
Embodiment 2-1 and Embodiment 2
-2 describes the case where PECVD is used for forming amorphous silicon. However, these films are
Similar results can be obtained by performing WCVD (hot filament CVD).

【0219】上記実施の形態2−1及び実施の形態2
−2では、非晶質シリコンの結晶化を紫外線照射により
行う場合に関して記述した。しかし、本発明はこれに限
定されるものではなく、固相成長法などの他の方法を用
いても同様のTFTが作製可能である。
Embodiment 2-1 and Embodiment 2
No.-2 describes the case where the crystallization of amorphous silicon is performed by irradiation with ultraviolet rays. However, the present invention is not limited to this, and a similar TFT can be manufactured by using another method such as a solid phase growth method.

【0220】上記実施の形態2−1及び実施の形態2
−2では、半導体薄膜として、多結晶シリコン薄膜を用
いる場合に関して記述した。しかし、本発明はこれに限
定されるものではなく、非晶質シリコンや単結晶シリコ
ンであってもよく、また多結晶シリコンゲルマニウムな
どシリコン以外の他の半導体材料であってもよい。
Embodiment 2-1 and Embodiment 2
In -2, the case where a polycrystalline silicon thin film is used as the semiconductor thin film has been described. However, the present invention is not limited to this, and may be amorphous silicon or single crystal silicon, or may be other semiconductor materials other than silicon, such as polycrystalline silicon germanium.

【0221】上記実施の形態2−1及び実施の形態2
−2では、パターニングによりゲート電極、ゲート絶縁
膜を島状に加工した後に、ドーピングしたけれども、こ
れとは逆に、ドーピングを行いその後にパターニング処
理するようにしてもよい。このように先にドーピングを
行うことにより、半導体層に不純物イオンを確実に注入
することが可能となる。これは以下の理由による。即
ち、先にパターニングを行うと、図15に示すようにゲ
ート電極114及びゲート絶縁膜103の端面A,B
(図11(c)参照)が基板101に垂直な平坦面とな
っておらず、僅かではあるが傾斜状にはみ出した傾斜面
となっている。そのため、この状態のままイオンを注入
すると、イオンが斜めに侵入して、ゲート絶縁膜103
及び半導体層102の各端面が不純物で汚染され、トラ
ンジスタ性能の劣化を招くおそれがある。従って、ドー
ピングを行った後にパターニングを行うのが、望まし
い。
Embodiment 2-1 and Embodiment 2
In -2, the gate electrode and the gate insulating film are processed into islands by patterning and then doped, but conversely, doping may be performed and then patterning may be performed. By performing the doping first as described above, it becomes possible to reliably implant impurity ions into the semiconductor layer. This is for the following reason. That is, if patterning is performed first, the end surfaces A and B of the gate electrode 114 and the gate insulating film 103 are formed as shown in FIG.
(See FIG. 11 (c)) is not a flat surface perpendicular to the substrate 101, but is a slight but slightly inclined surface. Therefore, if ions are implanted in this state, the ions enter obliquely and the gate insulating film 103
In addition, each end face of the semiconductor layer 102 is contaminated with impurities, which may cause deterioration of transistor performance. Therefore, it is desirable to perform patterning after doping.

【0222】上記実施の形態2−1及び実施の形態2
−2では、低抵抗金属として、アルミニウム及びその合
金を使用する場合に関してのみ記述した。しかし、低抵
抗金属の材質に関しては、比抵抗が20μΩ・cm2
下、望ましくは5μΩ・cm2であれば、他の金属でも
構わない。例えば、銀、銅、及びその合金などを用いて
もよい。
Embodiment 2-1 and Embodiment 2
In No.-2, only the case where aluminum and its alloy are used as the low-resistance metal is described. However, with respect to the material of the low-resistance metal, resistivity 20μΩ · cm 2 or less, preferably if 5μΩ · cm 2, but may be other metals. For example, silver, copper, an alloy thereof, or the like may be used.

【0223】(実施の形態2−3)図16及び図17は
本発明に係る薄膜トランジスタを用いたCMOS−TF
Tの製造工程を示す断面図である。このCMOS−TF
Tは、図17(b)に示すように、LDD(Lightly Do
ped Drain)構造のnチャネルTFT132と、LDD
(Lightly Doped Drain)構造でない通常のpチャネルT
FT133とから構成されている。pチャネルTFT1
33は、上記実施の形態2−1のTFT(不純物イオン
としてホウ素がドープされた場合のTFTに相当する)
と同様の構成を有しており、対応する部分には同一の参
照符号を付す。 nチャネルTFT132は、絶縁性基
板101上に、多結晶シリコン層140、SiO2 から
成るゲート絶縁膜103、ゲート電極142、及びSi
O2 から成る層間絶縁層108が、順に積層されて構成
されている。前記ゲート電極142は、高融点金属から
成る第1サブゲート電極143と、該第1サブゲート電
極143の上面に形成されている低抵抗金属から成る第
2サブゲート電極144とから構成されている。前記多
結晶シリコン層140は、第1サブゲート電極143の
直下に位置するチャネル領域145と、不純物濃度が高
いソース領域(n+層)146と、不純物濃度が高いド
レイン領域(n+層)147と、不純物濃度が低い低濃
度不純物領域(LDD領域:n−層)148,149と
から構成されている。低濃度不純物領域148は、ソー
ス領域146とチャネル領域145との間に介在し、低
濃度不純物領域149は、ドレイン領域147とチャネ
ル領域145との間に介在している。また、TFT13
2には、低抵抗金属から成るソース電極150及びドレ
イン電極151が設けられており、ソース電極150
は、コンタクトホール152aを介して、ソース領域1
46に接続され、また、ドレイン電極151は、ゲート
絶縁膜141及び層間絶縁膜108に形成されているコ
ンタクトホール152bを介して、ドレイン領域147
に接続されている。
(Embodiment 2-3) FIGS. 16 and 17 show a CMOS-TF using a thin film transistor according to the present invention.
It is sectional drawing which shows the manufacturing process of T. This CMOS-TF
T is, as shown in FIG. 17B, LDD (Lightly Do
ped Drain) structure n-channel TFT 132 and LDD
(Lightly Doped Drain) Normal p-channel T without structure
FT133. p-channel TFT1
Reference numeral 33 denotes the TFT of the embodiment 2-1 (corresponding to a TFT when boron is doped as an impurity ion).
And the corresponding parts are denoted by the same reference numerals. An n-channel TFT 132 includes a polycrystalline silicon layer 140, a gate insulating film 103 made of SiO2, a gate electrode 142,
An interlayer insulating layer 108 made of O2 is laminated in order. The gate electrode 142 includes a first sub-gate electrode 143 made of a metal having a high melting point and a second sub-gate electrode 144 made of a low-resistance metal formed on the upper surface of the first sub-gate electrode 143. The polycrystalline silicon layer 140 includes a channel region 145 located immediately below the first sub-gate electrode 143, a source region (n + layer) 146 having a high impurity concentration, a drain region (n + layer) 147 having a high impurity concentration, And low-concentration impurity regions (LDD regions: n− layers) 148 and 149 having a low concentration. The low concentration impurity region 148 is interposed between the source region 146 and the channel region 145, and the low concentration impurity region 149 is interposed between the drain region 147 and the channel region 145. In addition, TFT13
2 is provided with a source electrode 150 and a drain electrode 151 made of a low-resistance metal.
Is connected to the source region 1 through the contact hole 152a.
The drain electrode 151 is connected to the drain region 147 through a contact hole 152b formed in the gate insulating film 141 and the interlayer insulating film 108.
It is connected to the.

【0224】[CMOS−TFTの作製]上記構成のC
MOS−TFTを、以下の方法で作製した。
[Production of CMOS-TFT]
A MOS-TFT was manufactured by the following method.

【0225】先ず、表面に例えば400nm厚の不純物
拡散防止膜(図示せず)が付着したガラス基板などの絶
縁性基板101上に、例えば50nm厚の非晶質シリコ
ン薄膜をシラン、アルゴン及び水素などの混合ガスを用
い、PECVD(Plasma Enhanced Chemical Vapor Dep
osition、プラズマCVD)などにより成膜する。その
後、非晶質シリコン薄膜中の水素を熱処理などにより数
at%以下に除去した後、エキシマレーザ光などの高エ
ネルギー密度の紫外線を照射するなどして、非晶質シリ
コンを結晶化させて多結晶シリコン層120を形成す
る。
First, an amorphous silicon thin film having a thickness of, for example, 50 nm is formed on an insulating substrate 101 such as a glass substrate having an impurity diffusion preventing film (not shown) having a thickness of, for example, 400 nm. PECVD (Plasma Enhanced Chemical Vapor Dep.)
osition, plasma CVD) or the like. Then, after removing hydrogen in the amorphous silicon thin film to a few at% or less by heat treatment or the like, the amorphous silicon is crystallized by irradiating high energy density ultraviolet rays such as excimer laser light to crystallize the amorphous silicon. A crystalline silicon layer 120 is formed.

【0226】次に、前記多結晶シリコン層120の表面
を大気に曝すことなく、ゲート酸化膜103となるシリ
コン酸化膜121を、例えば100nm厚で成膜する。
次に、シリコン酸化膜121の表面全面に亘って、第1
サブゲート電極114,143となるモリブデン−タン
タル合金などの高融点金属薄膜122を、スパッタリン
グ法などにより成膜する。このような状態が、図16
(a)に示されている。
Next, without exposing the surface of the polycrystalline silicon layer 120 to the atmosphere, a silicon oxide film 121 serving as the gate oxide film 103 is formed with a thickness of, for example, 100 nm.
Next, over the entire surface of the silicon oxide film 121, the first
A high-melting-point metal thin film 122 such as a molybdenum-tantalum alloy to be the sub-gate electrodes 114 and 143 is formed by a sputtering method or the like. Such a state is shown in FIG.
This is shown in FIG.

【0227】次いで、素子の分離のため、フォトリソグ
ラフィーとエッチング技術を用い、高融点金属薄膜12
2表面から多結晶シリコン層120までを第1の島状に
加工する(図16(b))。
Next, in order to separate the elements, a high melting point metal thin film 12 is formed by using photolithography and etching techniques.
The surface from the second surface to the polycrystalline silicon layer 120 is processed into a first island shape (FIG. 16B).

【0228】次に、再び、フォトリソグラフィとエッチ
ング技術を用い、pチャネルTFT133側の高融点金
属薄膜122を、第2の島状に加工して、第1サブゲー
ト電極114を形成する(図16(c))。そして、こ
の状態で、nチャネルTFT132側では高融点金属薄
膜122をマスクとし、pチャネルTFT133側では
第1サブゲート電極114をマスクとして、ボロンイオ
ンをドーピングする(図16(c))。これにより、n
チャネルTFT132側では、高融点金属薄膜122に
よって覆われているため、多結晶シリコン層120には
不純物がドープされない。一方、pチャネルTFT13
3側では、第1サブゲート電極114がマスクとして作
用するため、第1サブゲート電極114の直下に位置す
るチャネル領域106は、不純物がドープされない領域
となる。そして、多結晶シリコン層120のチャネル領
域106を除く領域に、不純物がドープされ、ソース領
域(p+層)105及びドレイン領域(p+層)107
が形成されることになる。しかも、第1サブゲート電極
114をマスクとしてイオンをドーピングするようにし
ているため、チャネル領域106、ソース領域105及
びドレイン領域107を、自己整合的に形成することが
できる。このような状態が、図16(c)に示されてい
る。
Next, using the photolithography and etching techniques, the refractory metal thin film 122 on the p-channel TFT 133 side is processed into a second island shape again to form the first sub-gate electrode 114 (FIG. 16 ( c)). Then, in this state, boron ions are doped on the n-channel TFT 132 side using the refractory metal thin film 122 as a mask and on the p-channel TFT 133 side using the first sub-gate electrode 114 as a mask (FIG. 16C). This gives n
On the channel TFT 132 side, the polycrystalline silicon layer 120 is not doped with impurities because it is covered with the refractory metal thin film 122. On the other hand, the p-channel TFT 13
On the third side, since the first sub-gate electrode 114 functions as a mask, the channel region 106 located immediately below the first sub-gate electrode 114 is a region not doped with impurities. Then, a region of the polycrystalline silicon layer 120 except for the channel region 106 is doped with impurities, and a source region (p + layer) 105 and a drain region (p + layer) 107
Is formed. Moreover, since the ions are doped using the first sub-gate electrode 114 as a mask, the channel region 106, the source region 105, and the drain region 107 can be formed in a self-aligned manner. Such a state is shown in FIG.

【0229】次いで、フォトリソグラフィとエッチング
技術を用い、nチャネルTFT32側の高融点金属薄膜
122を、第2の島状に加工して、第1サブゲート電極
143を形成する(図16(d))。そして、この状態
で、高融点金属薄膜122をマスクとし、ゲート酸化膜
越しにリンイオンをドーピングする。これにより、nチ
ャネルTFT132側では、第1サブゲート電極143
の直下に位置するチャネル領域145は、不純物がドー
プされない領域となる。そして、多結晶シリコン層12
0のチャネル領域145を除く領域C,D(図16
(d)参照)は、不純物がドープされたn−層となる。
一方、pチャネルTFT123側では、リンイオンが打
ち込まれ、この結果、前回と今回のイン注入により、ホ
ウ素イオンとリンイオンの双方が打ち込まれることにな
るが、ホウ素イオンの方が相対的多くなるように打ち込
むようにしているため、pチャネルTFTとして問題な
く作動する。また、ゲート酸化膜越しのイオン注入のた
め、高加速電圧でのイオン注入を行っている。
Next, the first sub-gate electrode 143 is formed by processing the refractory metal thin film 122 on the n-channel TFT 32 side into a second island shape using photolithography and etching techniques (FIG. 16D). . Then, in this state, phosphorus ions are doped through the gate oxide film using the refractory metal thin film 122 as a mask. Thus, on the n-channel TFT 132 side, the first sub-gate electrode 143
The channel region 145 located immediately below is a region not doped with impurities. Then, the polycrystalline silicon layer 12
Regions C and D excluding the channel region 145 of FIG.
(D) shows an n- layer doped with impurities.
On the other hand, on the p-channel TFT 123 side, phosphorus ions are implanted. As a result, both boron ions and phosphorus ions are implanted by the previous and current implantations, but boron ions are implanted so as to be relatively more. As a result, the device operates without any problem as a p-channel TFT. In addition, ion implantation at a high acceleration voltage is performed for ion implantation through the gate oxide film.

【0230】次いで、pチャネルTFT132及びnチ
ャネルTFT133を覆って層間絶縁膜108を形成す
る(図16(e))。
Next, an interlayer insulating film 108 is formed to cover the p-channel TFT 132 and the n-channel TFT 133 (FIG. 16E).

【0231】次いで、nチャネルTFT132側の層間
絶縁膜108に、多結晶シリコン層140に達するコン
タクトホール152a,152bを形成する。このコン
タクトホール152aの開口は、領域Cの両側部分(低
濃度領域LDDに相当する)を除く残余の部分に臨んで
おり、コンタクトホール152bの開口は、領域Dの両
側部分(低濃度領域LDDに相当する)を除く残余の部
分に臨んでいる。次いで、この状態で、層間絶縁膜10
8をマスクとし、リンイオンを再度ドーピングする(図
17(a))。これにより、nチャネルTFT32側で
は、多結晶シリコン層140のうち、層間絶縁膜108
に覆われていない領域(コンタクトホールに臨む領域)
にイオンがドープされる。よって、1回目のリンイオン
のドーピングにより不純物が既にドープされている領域
C,Dのうち、層間絶縁膜108に覆われていない領域
(ソース領域、ドレイン領域に相当)では、さらに不純
物がドープされることになり、不純物高濃度領域(n+
層)となる。一方、領域A,Bのうち、層間絶縁膜10
8に覆われている領域(低濃度不純物領域48,49に
相当する)では、2回目のリンイオンのドーピングによ
っては、不純物がドープされず、低濃度不純物領域(n
−層)となる。こうして、ソース領域(n+層)146
とチャネル領域145の間に、低濃度不純物領域(n−
層)148を形成し、また、ドレイン領域(n+層)1
47とチャネル領域145の間に、低濃度不純物領域
(n−層)149を形成することができる。
Next, contact holes 152a and 152b reaching the polycrystalline silicon layer 140 are formed in the interlayer insulating film 108 on the n-channel TFT 132 side. The opening of the contact hole 152a faces the remaining portion except for both sides of the region C (corresponding to the low-concentration region LDD), and the opening of the contact hole 152b covers both sides of the region D (the low-concentration region LDD). (Equivalent) except for the rest. Next, in this state, the interlayer insulating film 10
Using phosphorus 8 as a mask, phosphorus ions are again doped (FIG. 17A). Thereby, on the n-channel TFT 32 side, the interlayer insulating film 108 of the polycrystalline silicon layer 140 is formed.
Area not covered by the area (area facing the contact hole)
Is doped with ions. Therefore, of the regions C and D already doped with the impurity by the first phosphorus ion doping, the regions not covered with the interlayer insulating film 108 (corresponding to the source region and the drain region) are further doped with the impurity. That is, the impurity high concentration region (n +
Layer). On the other hand, among the regions A and B, the interlayer insulating film 10
8 (corresponding to the low-concentration impurity regions 48 and 49), the impurity is not doped by the second phosphorus ion doping, and the low-concentration impurity region (n
-Layer). Thus, the source region (n + layer) 146
Between the channel region 145 and the low-concentration impurity region (n-
Layer 148 is formed, and the drain region (n + layer) 1
A low concentration impurity region (n− layer) 149 can be formed between the channel region 147 and the channel region 145.

【0232】次いで、pチャネルTFT133側の層間
絶縁膜108に、多結晶シリコン層102に達するコン
タクトホール111a,111bを形成する。そして、
nチャネルTFT132及びpチャネルTFT133の
両者全面に、アルミニウムの低抵抗金属薄膜を形成し、
再び、フォトリソグラフィとエッチング技術を用い、ソ
ース電極109,150、ドレイン電極110,151
及び第2サブゲート電極115,144に加工する。こ
うして、図17(b)に示すように、nチャネルTFT
側がLDD構造のCMOS−TFTが作製される。
Next, contact holes 111a and 111b reaching the polycrystalline silicon layer 102 are formed in the interlayer insulating film 108 on the p-channel TFT 133 side. And
A low resistance metal thin film of aluminum is formed on the entire surface of both the n-channel TFT 132 and the p-channel TFT 133,
Again, using photolithography and etching techniques, the source electrodes 109, 150 and the drain electrodes 110, 151
And the second sub-gate electrodes 115 and 144 are processed. Thus, as shown in FIG. 17B, the n-channel TFT
A CMOS-TFT having an LDD structure on the side is manufactured.

【0233】この実施の形態2−3に係る製造方法によ
ってもまた、多結晶シリコン層とゲート絶縁膜の界面
は、連続的に作製されるため、界面局在準位が少なく、
清浄性が高い。また、多結晶シリコン層の島状加工され
た法面と第1サブゲート電極114,143は、層間絶
縁膜108で絶縁されるため、接触することがない。従
って、TFT特性の向上したCMOS−TFTが作製さ
れることになる。
Also according to the manufacturing method according to Embodiment 2-3, the interface between the polycrystalline silicon layer and the gate insulating film is formed continuously, so that the interface localization level is small,
High cleanliness. In addition, the island-shaped processed surface of the polycrystalline silicon layer and the first sub-gate electrodes 114 and 143 are insulated by the interlayer insulating film 108, and thus do not come into contact with each other. Therefore, a CMOS-TFT with improved TFT characteristics is manufactured.

【0234】(実施の形態2−4)図18及び図19は
本発明に係る薄膜トランジスタを用いたCMOS−TF
Tの他の製造方法の工程を示す断面図である。この実施
の形態2−4は、基本的には実施の形態2−4に類似す
る。但し、実施の形態2−3では層間絶縁膜108の形
成後に、n+ドーピングをおこなったけれども、本実施
の形態2−4ではLDDのためのエッチングを、ゲート
酸化膜に施した後、ドーピングを行うことにおいて、相
違する。
(Embodiment 2-4) FIGS. 18 and 19 show a CMOS-TF using a thin film transistor according to the present invention.
It is sectional drawing which shows the process of another manufacturing method of T. The embodiment 2-4 is basically similar to the embodiment 2-4. However, in Embodiment 2-3, n + doping is performed after the formation of the interlayer insulating film 108. However, in Embodiment 2-4, doping is performed after etching for LDD is performed on the gate oxide film. It is different in that.

【0235】以下に、図18及び図19を参照して説明
する。先ず、上記実施の形態2−3と同様の方法で図1
8(a)〜図18(d)に示す処理を行い、p+ドーピ
ング、n−ドーピングを行う。なお、図18(a)の処
理は図16(a)に対応し、図18(b)の処理は図1
6(b)に対応し、図18(c)の処理は図16(c)
に対応し、図18(d)の処理は図16(d)に対応す
る。
Hereinafter, description will be made with reference to FIGS. 18 and 19. First, in the same manner as in Embodiment 2-3, FIG.
8 (a) to 18 (d) are performed, and p + doping and n− doping are performed. The processing in FIG. 18A corresponds to FIG. 16A, and the processing in FIG.
18 (c) corresponds to FIG. 16 (b).
18 (d) corresponds to FIG. 16 (d).

【0236】次いで、フォトリソグラフィとエッチング
技術を用い、nチャネルTFT132側のシリコン酸化
膜121を、島状に加工する。そして、この状態で、n
+ドーピングを行う。なお、nチャネルTFT132側
では多結晶シリコン層140への直接のドーピングであ
るため、低加速電圧でのイオン注入とする。これによ
り、nチャネルTFT132側では、多結晶シリコン層
140のうち、1回目のリンイオンのドーピングにより
不純物が既にドープされている領域A,Bのうち、ゲー
ト絶縁膜103に覆われていない領域(ソース領域、ド
レイン領域に相当)では、さらに不純物がドープされる
ことになり、不純物高濃度領域(n+層)となる。一
方、領域C,Dのうち、ゲート絶縁膜103に覆われて
いる領域(低濃度不純物領域148,149に相当す
る)では、2回目のリンイオンのドーピングによって
は、不純物がドープされず、低濃度不純物領域(n−
層)となる。こうして、ソース領域(n+層)146と
チャネル領域145の間に、低濃度不純物領域(n−
層)148を形成し、また、ドレイン領域(n+層)1
47とチャネル領域145の間に、低濃度不純物領域
(n−層)149を形成することができる。このような
状態が、図11(d)に示されている。
Next, the silicon oxide film 121 on the n-channel TFT 132 side is processed into an island shape using photolithography and etching technology. And in this state, n
+ Doping is performed. Since the doping is directly performed on the polycrystalline silicon layer 140 on the n-channel TFT 132 side, the ion implantation is performed at a low acceleration voltage. Thus, on the n-channel TFT 132 side, of the regions A and B of the polycrystalline silicon layer 140 which are already doped with impurities by the first phosphorus ion doping, the regions (sources) not covered with the gate insulating film 103 (Corresponding to the region and the drain region), the impurities are further doped, and the region becomes a high impurity concentration region (n + layer). On the other hand, in the regions C and D, which are covered with the gate insulating film 103 (corresponding to the low-concentration impurity regions 148 and 149), the impurities are not doped by the second phosphorus ion doping, and the low-concentration impurities are not doped. Impurity region (n-
Layer). Thus, the low-concentration impurity region (n−) is located between the source region (n + layer) 146 and the channel region 145.
Layer 148 is formed, and the drain region (n + layer) 1
A low concentration impurity region (n− layer) 149 can be formed between the channel region 147 and the channel region 145. Such a state is shown in FIG.

【0237】次いで、層間絶縁膜108を形成し(図1
9(a))、コンタクトホール111a,111b,1
11c,152a,152b,152cを開口する。そ
して、nチャネルTFT132及びpチャネルTFT1
33の両者全面に、アルミニウムなどの低抵抗金属薄膜
を形成し、再び、フォトリソグラフィとエッチング技術
を用い、ソース電極109,150、ドレイン電極11
0,151及び第2サブゲート電極115,144に加
工する。こうして、図19(b)に示すように、nチャ
ネルTFT側がLDD構造のCMOS−TFTが作製さ
れる。
Next, an interlayer insulating film 108 is formed.
9 (a)), contact holes 111a, 111b, 1
11c, 152a, 152b, and 152c are opened. Then, the n-channel TFT 132 and the p-channel TFT 1
33, a low-resistance metal thin film such as aluminum is formed on both surfaces, and the source electrodes 109 and 150 and the drain electrode 11 are again formed by photolithography and etching.
0, 151 and the second sub-gate electrodes 115, 144. Thus, as shown in FIG. 19B, a CMOS-TFT having an LDD structure on the n-channel TFT side is manufactured.

【0238】(実施の形態2−5)図20は本発明に係
るTFTで構成されたTFTアレイの構成を示す回路図
である。TFTアレイは、複数の信号線155と、複数
の制御線156とがマトリクス状に配線され、信号線1
55と制御線156の各交差部分付近にそれぞれ実施の
形態2−1のトップゲート型TFT130が配置されて
いる。実施の形態2−1のTFTに代えて、実施の形態
2−2のTFTを使用してもよい。
(Embodiment 2-5) FIG. 20 is a circuit diagram showing a configuration of a TFT array composed of TFTs according to the present invention. In the TFT array, a plurality of signal lines 155 and a plurality of control lines 156 are arranged in a matrix, and
The top gate type TFT 130 of the embodiment 2-1 is arranged near each intersection of the control line 55 and the control line 156. The TFT of Embodiment 2-2 may be used instead of the TFT of Embodiment 2-1.

【0239】前記信号線155は対応するTFTのソー
ス電極109に接続され、前記制御線156は対応する
TFTのゲート電極104に接続されている。なお、信
号線155及び制御線156は、TFTと共に同一の絶
縁性基板101上に形成されている。そして、信号線1
55及び制御線156は、図21に示すように、半導体
層157、絶縁膜121、高融点金属層122及び低抵
抗金属層158の4層積層膜からなる。また、信号線1
55と制御線156の交差部分においては、図22に示
すように、制御線156が半導体層157、絶縁層12
1、高融点金属層122、層間絶縁層108の4層積層
膜からなり、信号線155が低抵抗金属層158の1層
膜からなる。 このような構造により、低抵抗が要求さ
れる信号線155は、すべて実質的には低抵抗金属15
8により配線され、また、制御線156も、信号線15
5との交差部以外では、低抵抗金属158で配線され
る。従って、配線抵抗を低減させることが重要な大型高
精細のTFTアレイとして好ましい構成となる。
The signal line 155 is connected to the source electrode 109 of the corresponding TFT, and the control line 156 is connected to the gate electrode 104 of the corresponding TFT. Note that the signal line 155 and the control line 156 are formed on the same insulating substrate 101 together with the TFT. And the signal line 1
As shown in FIG. 21, the 55 and the control line 156 are formed of a four-layered film including a semiconductor layer 157, an insulating film 121, a high-melting metal layer 122, and a low-resistance metal layer 158. Also, signal line 1
At the intersection of the control line 55 and the control line 156, as shown in FIG.
1, a high-melting-point metal layer 122 and a four-layer laminated film of an interlayer insulating layer 108, and the signal line 155 is a single-layered film of a low-resistance metal layer 158. With such a structure, the signal lines 155 requiring low resistance are substantially all low-resistance metals 15.
8 and the control line 156 is also connected to the signal line 15.
The wiring is made of the low-resistance metal 158 except for the intersection with 5. Therefore, this is a preferable configuration for a large and high-definition TFT array in which it is important to reduce the wiring resistance.

【0240】図23及び図24はTFTアレイの製造工
程を示す断面図である。なお、図23及び図24におい
ては、説明の便宜上、一つのTFT部分及びそのTFT
部分に関連した配線構造のみを示した。以下、図面を参
照しながら、本発明に係るTFTアレイの製造方法につ
いて説明する。先ず、図23(a)に示すように、絶縁
性基板101上に、半導体層157、絶縁層121、高
融点金属層122の3層積層膜を形成する(図9(a)
および図11(a)に対応)。
FIGS. 23 and 24 are cross-sectional views showing the steps of manufacturing a TFT array. 23 and 24, for convenience of explanation, one TFT portion and its TFT
Only the wiring structure related to the portion is shown. Hereinafter, a method for manufacturing a TFT array according to the present invention will be described with reference to the drawings. First, as shown in FIG. 23A, a three-layer laminated film of a semiconductor layer 157, an insulating layer 121, and a refractory metal layer 122 is formed on the insulating substrate 101 (FIG. 9A).
And FIG. 11A).

【0241】次に、図23(b)に示すように、フォト
リソグラフィとエッチングにより、TFT130と、制
御線156と、制御線156と接触しないように交差部
において断線した状態で信号線155を形成する(図9
(b)および図11(b)に対応)。
Next, as shown in FIG. 23B, the signal line 155 is formed by photolithography and etching in a state where the TFT 130, the control line 156, and the control line 156 are disconnected so as not to come into contact with each other. (Fig. 9
(Corresponds to (b) and FIG. 11 (b)).

【0242】次に、図23(c)に示すように、TFT
130の島状加工を行い、不純物注入と活性化を行う
(図9(c)および図11(c)に対応)。
Next, as shown in FIG.
The island-shaped processing of 130 is performed, and impurity implantation and activation are performed (corresponding to FIGS. 9C and 11C).

【0243】次に、図24(a)に示すように、全面に
層間絶縁層108を形成する(図10(a)および図1
2(a)に対応)。
Next, as shown in FIG. 24A, an interlayer insulating layer 108 is formed on the entire surface (FIG. 10A and FIG.
2 (a)).

【0244】次に、図24(b)に示すように、層間絶
縁膜108にコンタクトホールを開口する(図10
(b)および図12(b)に対応)。このとき、少なく
とも制御線156と信号線155が交差する部分では、
両線が相互に接触しないように、層間絶縁層108を残
し、それ以外の制御線156上の部分及び信号線155
上の部分では、層間絶縁膜108を除去する。
Next, as shown in FIG. 24B, a contact hole is opened in the interlayer insulating film 108 (FIG. 10B).
(Corresponding to (b) and FIG. 12 (b)). At this time, at least at the portion where the control line 156 and the signal line 155 intersect,
The interlayer insulating layer 108 is left so that the two lines do not contact each other, and the other parts on the control lines 156 and the signal lines 155
In the upper part, the interlayer insulating film 108 is removed.

【0245】次に、図24(c)に示すように、アルミ
ニウムなどの低抵抗金属により制御線156とゲート電
極104のつなぎ込みと、信号線155とソース(ドレ
イン)領域のつなぎ込みを行う(図10(c)および図
12(c)に対応)。それと同時に、制御線156上の
信号線155との交差部以外の部分と、信号線155上
の前記交差部を含んだ全ての部分に、低抵抗金属158
を形成する。これにより、制御線156および信号線1
55が、基本的に半導体層157、絶縁膜層121、高
融点金属層122および低抵抗金属層158の4層積層
膜からなり、両線の交差部において、制御線156が半
導体層157、絶縁層121、高融点金属層122、層
間絶縁層108の4層積層膜となり、信号線155が低
抵抗金属層158の1層膜となる。
Next, as shown in FIG. 24C, connection between the control line 156 and the gate electrode 104 and connection between the signal line 155 and the source (drain) region are performed using a low-resistance metal such as aluminum. 10 (c) and FIG. 12 (c)). At the same time, the low-resistance metal 158 is added to a portion of the control line 156 other than the intersection with the signal line 155 and to all the portions including the intersection on the signal line 155.
To form Thereby, the control line 156 and the signal line 1
55 basically consists of a four-layer laminated film of a semiconductor layer 157, an insulating film layer 121, a high melting point metal layer 122, and a low resistance metal layer 158. At the intersection of both lines, the control line 156 is connected to the semiconductor layer 157, The signal line 155 is a single-layer film of the low-resistance metal layer 158, and the signal line 155 is a single-layer film of the low-resistance metal layer 158.

【0246】この構造により、TFT部分130の半導
体層とゲート絶縁層の連続性を失わないでTFTアレイ
の製造が可能となる。また、より低抵抗が要求される信
号線155は、すべて実質的には低抵抗金属158によ
り配線され、また、制御線156も、信号線155との
交差部以外では、低抵抗金属146で配線される。従っ
て、配線抵抗を低減させることが重要な大型高精細のT
FTアレイとして好ましい構成となる。そして、イオン
注入時には、高融点金属をマスクとして用い、活性化時
の加熱温度や熱衝撃の上限を緩和する。さらに、上記の
低抵抗金属は、活性化後に形成するため、アルミニウム
などの低融点材料であっても構わない。
With this structure, it is possible to manufacture a TFT array without losing continuity between the semiconductor layer of the TFT portion 130 and the gate insulating layer. Further, the signal lines 155 requiring a lower resistance are all substantially wired with the low-resistance metal 158, and the control lines 156 are also wired with the low-resistance metal 146 except at the intersections with the signal lines 155. Is done. Therefore, it is important to reduce the wiring resistance.
This is a preferred configuration for an FT array. Then, at the time of ion implantation, a high melting point metal is used as a mask, and the upper limit of the heating temperature and thermal shock at the time of activation is relaxed. Further, since the low-resistance metal is formed after activation, a low-melting-point material such as aluminum may be used.

【0247】また、上記の例では、信号線と制御線の交
差部を除いて、信号線は半導体層、絶縁膜層、高融点金
属層及び低抵抗金属層の4層積層膜からなっていたけれ
ども、図23(b)において制御線のみを形成し、図2
4(c)において低抵抗金属で信号線を形成するように
してもよい。このようにすれば、信号線と制御線の交差
部を含めて全ての信号線は低抵抗金属層の1層膜とな
り、信号線を更に低抵抗化することができる。
In the above example, except for the intersection of the signal line and the control line, the signal line was formed of a four-layered film of a semiconductor layer, an insulating film layer, a high melting point metal layer and a low resistance metal layer. However, only the control lines are formed in FIG.
4 (c), the signal line may be formed of a low-resistance metal. By doing so, all the signal lines including the intersections of the signal lines and the control lines become one layer of a low-resistance metal layer, and the resistance of the signal lines can be further reduced.

【0248】[第3の発明群の形態]第3の発明群は、
プラズマCVD法によるアモルファスシリコン膜の形成
方法に関し、更に詳しくは、プラズマCVD法により膜
中水素濃度の低いアモルファスシリコン膜を低温で容易
に形成する方法に関するものである。第3の発明群の要
旨は以下の通りである。
[Form of the Third Invention Group] The third invention group includes:
The present invention relates to a method of forming an amorphous silicon film by a plasma CVD method, and more particularly to a method of easily forming an amorphous silicon film having a low hydrogen concentration in a film at a low temperature by a plasma CVD method. The gist of the third invention group is as follows.

【0249】即ち、第3の発明群は、プラズマCVD法
によって膜中水素濃度が3at%以下のアモルファスシ
リコン膜を低温で容易に形成することを可能とすること
を特徴とするものである。
That is, the third invention group is characterized in that an amorphous silicon film having a hydrogen concentration in the film of 3 at% or less can be easily formed at a low temperature by a plasma CVD method.

【0250】(実施の形態3−1)以下、実施の形態3
−1について図25乃至図28を用いて説明する。本発
明には、平行平板型のプラズマCVD装置を用いた。図
1は平行平板型プラズマCVD装置210の概略図を示
す。
(Embodiment 3-1) Hereinafter, Embodiment 3
-1 will be described with reference to FIGS. In the present invention, a parallel plate type plasma CVD apparatus was used. FIG. 1 is a schematic view of a parallel plate type plasma CVD apparatus 210.

【0251】ガス導入系203および真空排気系202
を有する真空容器201内の上部位置に、下面に多数の
孔を有するRF電極204を配置し、前記真空容器20
1内の下部位置には前記電極204に対向するように接
地電極205を配置している。前記接地電極205内に
はヒーター207が設けられており、該ヒーター207
によって、接地電極205上に配置した基板206を加
熱するようにしている。また、前記RF電極204に対
して高周波電圧を印加する高周波電極208が設けられ
ている。
Gas introduction system 203 and evacuation system 202
An RF electrode 204 having a large number of holes on its lower surface is arranged at an upper position in a vacuum vessel 201 having
A ground electrode 205 is disposed at a lower position in 1 so as to face the electrode 204. A heater 207 is provided in the ground electrode 205.
Thereby, the substrate 206 disposed on the ground electrode 205 is heated. A high-frequency electrode 208 for applying a high-frequency voltage to the RF electrode 204 is provided.

【0252】このような構成の平行平板型プラズマCV
D装置210を用いて、まず、真空排気系202により
真空容器201内の圧力を調整する。次に、成膜に寄与
する成膜用ガス(原料ガス)と成膜に寄与しないガス
を、ガス導入系203を通してRF電極204に設けた
多数の孔から真空容器201内に噴出し、RF電極20
4に27.12MHzの高周波電力を印加することによ
ってRFプラズマを生成し、基板206上にアモルファ
スシリコン膜を成膜するのである。この時、前記基板2
06は接地電極205内に設けたヒーター207により
250〜300℃に加熱した。この温度は基板206裏
面に設けた熱電対(図示せぬ)によって測定した値であ
る。以下、具体的に説明する。
The parallel plate type plasma CV having such a configuration is described below.
First, the pressure inside the vacuum vessel 201 is adjusted by the vacuum exhaust system 202 using the D apparatus 210. Next, a film-forming gas (raw material gas) contributing to film formation and a gas not contributing to film formation are jetted into the vacuum chamber 201 through a number of holes provided in the RF electrode 204 through the gas introduction system 203, and the RF electrode 20
RF plasma is generated by applying a high frequency power of 27.12 MHz to the substrate 4, and an amorphous silicon film is formed on the substrate 206. At this time, the substrate 2
No. 06 was heated to 250 to 300 ° C. by a heater 207 provided in the ground electrode 205. This temperature is a value measured by a thermocouple (not shown) provided on the back surface of the substrate 206. Hereinafter, a specific description will be given.

【0253】(実施例1)まず、基板206を接地電極
205上に配置し、該基板206を接地電極205内に
設けたヒーター207により加熱して300℃とした。
(Example 1) First, the substrate 206 was placed on the ground electrode 205, and the substrate 206 was heated to 300 ° C by the heater 207 provided in the ground electrode 205.

【0254】次に、真空容器201内の圧力を133P
aとなるように真空排気系202によって調節し、ガス
導入系203から真空容器201内に、成膜用ガスであ
るSiH4と成膜に寄与しないガスであるArを流量1
500sccmで導入して、SiH4とArの混合比を
変化させながら、高周波電源208により放電周波数2
7.12MHz、RF電力160Wの放電を行って、基
板206上にアモルファスシリコン膜を形成した。な
お、アモルファスシリコン膜の膜厚は成膜時間を制御す
ることによって300nmに揃えた。このアモルファス
シリコン膜の膜中水素濃度をフーリエ変換赤外分光器
(FTIR)によって分析した。その結果を図26に示
す。
Next, the pressure in the vacuum vessel 201 was increased to 133P.
adjusted by the vacuum evacuation system 202 so that a, the vacuum chamber 201 through the gas introduction system 203, the flow rate of Ar is a gas that does not contribute to SiH 4 and deposited a film forming gas 1
Introduced at 500 sccm, while changing the mixing ratio of SiH 4 and Ar, the discharge frequency 2
An amorphous silicon film was formed on the substrate 206 by discharging at 7.12 MHz and RF power of 160 W. The thickness of the amorphous silicon film was adjusted to 300 nm by controlling the film formation time. The hydrogen concentration in the amorphous silicon film was analyzed by a Fourier transform infrared spectrometer (FTIR). The result is shown in FIG.

【0255】図26は、SiH4濃度とアモルファスシ
リコン膜の膜中水素濃度との関係を示すグラフであり、
膜中水素濃度は、SiH4濃度の減少と共に減り、Si
4濃度が5%以下で膜中水素濃度が3at%以下のアモ
ルファスシリコン膜が形成される。これは、SiH4
度が減少する一方、Ar濃度が増加することによって成
膜速度が低下して膜中の水素が脱離し易くなり、また、
プラズマ中で高エネルギーをもったArが増加し、アモ
ルファスシリコン膜の最表面に存在する水素が、前記A
rによる物理化学反応(Arの膜表面への衝突等によ
り、該Arのもつ運動エネルギーまたは内部エネルギー
を膜表面に与え、Si−H結合を切断する)によって、
脱離したためであると考えられる。
FIG. 26 is a graph showing the relationship between the SiH 4 concentration and the hydrogen concentration in the amorphous silicon film.
The hydrogen concentration in the film decreases with decreasing SiH 4 concentration,
An amorphous silicon film having an H 4 concentration of 5% or less and a hydrogen concentration in the film of 3 at% or less is formed. This is because, while the SiH 4 concentration decreases, the Ar concentration increases, so that the film formation rate decreases and hydrogen in the film is easily desorbed.
Ar having high energy in the plasma increases, and hydrogen existing on the outermost surface of the amorphous silicon film is reduced by the A.
The physicochemical reaction by r (the kinetic energy or the internal energy of Ar is given to the film surface by collision of Ar with the film surface, etc., thereby breaking the Si—H bond)
It is considered that this was due to detachment.

【0256】なお、本実施例1では、成膜に寄与しない
ガスとしてArのみを用いたが、ArとH2(水素)の
混合ガスを希釈ガスとして用いることにより、アモルフ
ァスシリコン膜の膜中水素濃度をさらに減少することが
できる。
In the first embodiment, only Ar is used as a gas that does not contribute to film formation. However, by using a mixed gas of Ar and H 2 (hydrogen) as a diluent gas, hydrogen in the amorphous silicon film can be reduced. The concentration can be further reduced.

【0257】これは、プラズマ中では、Arよりも活性
な水素原子やH+が膜形成表面に到達し、該水素原子や
H+がアモルファスシリコン膜表面Si−H結合を切断
し、水素分子となって膜表面から脱離するためと考えら
れる。また、プラズマ中で高エネルギーを持った水素原
子やH+によって、アモルファスシリコン膜のエッチン
グも同時に起こるため、アモルファスシリコン膜中のS
i−Siの結合が切断され、アモルファスシリコン膜の
表面のSiが膜表面より脱離し、アモルファスシリコン
膜の成膜速度が低下すると考えられる。
This is because, in plasma, hydrogen atoms and H + more active than Ar reach the film forming surface, and the hydrogen atoms and H + break the Si—H bond on the surface of the amorphous silicon film to form hydrogen atoms. This is considered to be due to desorption from the film surface. In addition, since the amorphous silicon film is simultaneously etched by high energy hydrogen atoms and H + in the plasma, the S in the amorphous silicon film
It is considered that the bond of i-Si is broken, Si on the surface of the amorphous silicon film is detached from the film surface, and the deposition rate of the amorphous silicon film is reduced.

【0258】また、SiH4をH2のみで高度に希釈する
と、基板206上にはアモルファスシリコン膜が形成さ
れるのではなく、微結晶シリコン膜が形成されることが
分かっており、低水素濃度のアモルファスシリコン膜を
形成するためにはH2のみで希釈するのではなく、少な
くとも成膜に寄与しないガスとしてArなどを添加する
必要がある。
It is also known that when SiH 4 is highly diluted only with H 2 , an amorphous silicon film is not formed on the substrate 206 but a microcrystalline silicon film is formed. In order to form an amorphous silicon film, it is necessary to add Ar or the like at least as a gas that does not contribute to film formation, instead of diluting with only H 2 .

【0259】(実施例2)次に、SiH4流量45sc
cm、Ar流量1455sccmとしてSiH4濃度を
3%で固定し、RF電力を20〜200Wの範囲で変化
させてアモルファスシリコン膜を基板206上に成膜し
た。その他の成膜条件は圧力133Pa、基板温度25
0℃である。図27に、RF電力とアモルファスシリコ
ン膜の成膜速度との関係を、図28に、RF電力とアモ
ルファスシリコン膜の膜中水素濃度との関係を示す。
(Example 2) Next, the flow rate of SiH 4 was 45 sc
The amorphous silicon film was formed on the substrate 206 while the SiH 4 concentration was fixed at 3% and the RF power was changed in the range of 20 to 200 W while the Ar flow rate was 1 cm, the Ar flow rate was 1455 sccm. Other film forming conditions include a pressure of 133 Pa and a substrate temperature of 25.
0 ° C. FIG. 27 shows the relationship between the RF power and the deposition rate of the amorphous silicon film, and FIG. 28 shows the relationship between the RF power and the hydrogen concentration in the amorphous silicon film.

【0260】図27において、成膜速度はRF電力の増
加と共に増加し、ある値から後はほぼ飽和傾向を示すこ
とがわかる。このようにプラズマCVD法において、成
膜速度がRF電力に比例して増加する領域を反応律則領
域、成膜速度がRF電力に対して飽和傾向を示す領域を
供給律則領域という。前記反応律則領域では、RF電力
の増加にともないプラズマ中の電子密度が増加しSiH
4の分解が促進されるため成膜速度は増加する。さらに
RF電力を増加すると、SiH4はほとんど分解され、
供給律則領域となる。この領域ではSiH4はほぼ分解
されているため成膜速度はほとんど変化せず、プラズマ
中の粒子組成が変化し、SiH2ラジカルやSiHラジ
カルといった水素結合の少ない粒子が存在している。
In FIG. 27, it can be seen that the film formation rate increases with an increase in the RF power, and after a certain value, it shows an almost saturated tendency. As described above, in the plasma CVD method, a region where the film forming speed increases in proportion to the RF power is called a reaction rule region, and a region where the film forming speed tends to be saturated with the RF power is called a supply rule region. In the reaction law region, the electron density in the plasma increases as the RF power increases, and the SiH
Since the decomposition of 4 is promoted, the deposition rate increases. When the RF power is further increased, SiH 4 is almost completely decomposed,
It is a supply law area. In this region, since SiH 4 is almost decomposed, the film forming rate hardly changes, the particle composition in the plasma changes, and particles having few hydrogen bonds such as SiH 2 radicals and SiH radicals are present.

【0261】図28に示すように、膜中水素濃度はRF
電力の増加と共に減少し、100Wを超えるあたりで膜
中水素濃度が3%以下となる。これはRF電力の増加と
共にプラズマ中の電子密度およびイオン密度が増加する
ことによって、高エネルギー状態のArが増加し、該A
rの膜表面への物理化学反応によって、膜表面の水素を
離脱させるためであると考えられる。また、膜中水素濃
度が3at%以下となる領域では成膜速度は供給律則の領
域であり、このような領域ではSiH4はほぼ分解され
ているため成膜速度はほとんど変化せず、プラズマ中の
粒子組成が変化してSiH2ラジカルやSiHラジカル
といった水素結合の少ない粒子がアモルファスシリコン
膜形成の前駆体となる。従って、アモルファスシリコン
膜の膜中水素濃度の低減に大きな影響を与えていると考
えられる。
As shown in FIG. 28, the hydrogen concentration in the film is RF
It decreases with an increase in electric power, and the hydrogen concentration in the film becomes 3% or less when the electric power exceeds 100 W. This is because the electron density and the ion density in the plasma increase with the increase in RF power, so that Ar in the high energy state increases, and the A
It is considered that this is because hydrogen on the film surface is released by the physicochemical reaction of r to the film surface. Further, in a region where the hydrogen concentration in the film is 3 at% or less, the film formation rate is a region of the supply rule. In such a region, since the SiH 4 is almost decomposed, the film formation speed hardly changes. Particles having small hydrogen bonds such as SiH 2 radicals and SiH radicals due to a change in the particle composition therein serve as precursors for forming an amorphous silicon film. Therefore, it is considered that this greatly affects the reduction of the hydrogen concentration in the amorphous silicon film.

【0262】(実施例3)前記実施例1、2において
は、成膜用ガスとしてSiH4を用いたが、これをSi2
6として前記実施例2と同様にRF電力と膜中水素濃
度の関係を調べた。また、成膜用ガス(原料ガス)をS
26とした以外は前記実施例2と同じ条件でアモルフ
ァスシリコン膜を形成した。アモルファスシリコン膜中
の膜中水素濃度を調べた結果を図28に示す。
[0262] Example 3 In the Example 1, was used SiH 4 as the film forming gas, which Si 2
We examined the relationship between the RF power and Makuchu hydrogen concentration in the same manner as in Example 2 as H 6. The film forming gas (source gas) is S
An amorphous silicon film was formed under the same conditions as in Example 2 except that i 2 H 6 was used. FIG. 28 shows the result of examining the hydrogen concentration in the amorphous silicon film.

【0263】成膜用ガスをSiH4からSi26に変え
ることにより膜中水素濃度自体は変化するが、その傾向
は変化しない(RF電力を増加すると膜中水素濃度は低
下する)ことがわかる。このため、SiH4の場合と同
じメカニズムで低水素濃度のアモルファスシリコン膜が
形成されていることが考えられる。また、図示せぬが、
成膜用ガスをSi38、SiH2Cl2、GeH4などに
変えても同様の効果が得られる。
By changing the film forming gas from SiH 4 to Si 2 H 6 , the hydrogen concentration in the film itself changes, but the tendency does not change (the hydrogen concentration in the film decreases when the RF power is increased). Understand. For this reason, it is conceivable that an amorphous silicon film having a low hydrogen concentration is formed by the same mechanism as in the case of SiH 4 . Also, although not shown,
The same effect can be obtained by changing the film forming gas to Si 3 H 8 , SiH 2 Cl 2 , GeH 4 or the like.

【0264】なお、前記実施例1乃至3では、成膜に寄
与しないガスとして不活性ガスであるAr(アルゴン)
を用いているが、例えば、同じ不活性ガスであるHe
(ヘリウム)、Ne(ネオン)、Kr(クリプトン)、
Xe(キセノン)を用いた場合も、低水素アモルファス
シリコン膜を形成することができる。
In Examples 1 to 3, Ar (argon) which is an inert gas is used as a gas which does not contribute to film formation.
Is used, for example, He gas which is the same inert gas
(Helium), Ne (neon), Kr (krypton),
Even when Xe (xenon) is used, a low hydrogen amorphous silicon film can be formed.

【0265】また、前記実施例1乃至3では、図25に
示すような平行平板型のプラズマCVD装置を用いた
が、本発明のメカニズムからすれば、誘導結合型プラズ
マ(ICP)や電子サイクロトロン共鳴(ECR)プラ
ズマなどの高密度プラズマを用いたプラズマCVD装置
を用いても同様の効果が期待される。
In the first to third embodiments, a parallel plate type plasma CVD apparatus as shown in FIG. 25 was used. However, according to the mechanism of the present invention, inductively coupled plasma (ICP) or electron cyclotron resonance is used. The same effect can be expected by using a plasma CVD apparatus using high-density plasma such as (ECR) plasma.

【0266】なお、本実施の形態3−1のアモルファス
シリコンの形成方法を用いてTFTを製造するために
は、例えば、上記した図1に示すロボットチャンバーを
用いたクラスタ型成膜装置により行えばよい。
In order to manufacture a TFT using the method for forming amorphous silicon according to Embodiment 3-1 described above, for example, a cluster type film forming apparatus using the robot chamber shown in FIG. 1 described above may be used. Good.

【0267】上記の具体的な実施態様は、あくまでも、
本発明の技術内容を明確にするものであって、そのよう
な具体例にのみ限定して狭義に解釈されるべきものでは
なく、本発明の精神と特許請求事項の範囲内で、種々に
変更して実施することができるものである。
The specific embodiments described above are for the purpose of illustration only.
The present invention clarifies the technical contents of the present invention, and should not be construed as being limited to such specific examples in a narrow sense. Instead, various modifications may be made within the spirit of the present invention and the scope of the claims. It can be implemented.

【0268】[0268]

【発明の効果】以上のように本発明の構成によれば、本
発明の各課題を十分に達成することができる。具体的に
は以下のとおりである。
As described above, according to the structure of the present invention, each object of the present invention can be sufficiently achieved. The details are as follows.

【0269】(1)第1の発明群に係る半導体製造装置
によれば、界面の清浄度を維持しつつ、基板上に形成さ
れた薄膜の物性値特に薄膜の改質に関係する物性値を測
定し、その後改質用エネルギー線を照射することが可能
である。従って、膜厚等の物性値に応じて最も適した条
件のレーザ光による薄膜の改質を行うことが可能とな
る。
(1) According to the semiconductor manufacturing apparatus of the first invention group, while maintaining the cleanliness of the interface, the physical property value of the thin film formed on the substrate, particularly the physical property value related to the reforming of the thin film, is improved. It is possible to measure and then irradiate with a reforming energy beam. Therefore, it is possible to modify the thin film by the laser beam under the most suitable conditions according to the physical properties such as the film thickness.

【0270】また、改質された薄膜の表面を室内の汚染
された空気や酸化性に富む大気に曝さずに次工程の成膜
が行えるため、優れた特性を有するデバイスの作成が実
現可能となる。
Further, since the film formation in the next step can be performed without exposing the surface of the modified thin film to contaminated air or oxidizing air in a room, it is possible to realize a device having excellent characteristics. Become.

【0271】また、搬送室で真空に曝すことにより、前
の処理で付着した汚染物質の自然な除去もなされる。
Also, by exposing to vacuum in the transfer chamber, the contaminants attached in the previous treatment can be naturally removed.

【0272】また、界面特性に優れた半導体薄膜を形成
することができるため、非常に優れた特性を有する薄膜
トランジスタ(素子)を非常に小さいばらつきの範囲で
再現性良く製造することができる。
Further, since a semiconductor thin film having excellent interface characteristics can be formed, a thin film transistor (element) having extremely excellent characteristics can be manufactured with a very small variation range and high reproducibility.

【0273】また、同様の理由で、1V以下の閾値電圧
を再現性良く実現することができる。
For the same reason, a threshold voltage of 1 V or less can be realized with good reproducibility.

【0274】また、従来に比較して、AC電圧によるス
トレス印加や高温下でのDCストレス等に対する耐性の
向上も図ることができる。
In addition, compared to the related art, it is possible to improve the resistance to stress application by AC voltage and DC stress at high temperature.

【0275】また、レーザー発振器は、基板の設置され
た室外にあるため、これを取り替えたり、レンズ系を切
り替えて実質取り替えたりすることにより、基板等を清
潔に保持したまま各種の測定、処理が可能となる。具体
的には、例えば基板厚さの測定、材質の検査等である。
Also, since the laser oscillator is outside the room where the substrate is installed, various measurements and processes can be performed while the substrate and the like are kept clean by replacing it or by substantially replacing it by switching the lens system. It becomes possible. Specifically, for example, measurement of a substrate thickness, inspection of a material, and the like are performed.

【0276】また、各清浄室の側壁の窓を使用しての、
レーザー照射も可能、ひいては各種測定もなしうる。
Also, using the windows on the side walls of each clean room,
Laser irradiation is possible, and various measurements can be made.

【0277】更に、レーザーアニール等本来の処理のた
めに基板を据付け、搬送する機器と測定のため基板を据
付け、搬送する機器の大幅な兼用もなしうる。
Further, a device for mounting and transporting a substrate for original processing such as laser annealing and a device for mounting and transporting a substrate for measurement can be largely used.

【0278】(2)第2の発明群によれば、半導体薄膜
表面を大気に曝すことなく、連続的にゲート絶縁膜を作
製し、かつ、半導体薄膜とゲート電極の法面での接触の
問題が生じない、トップゲート型TFTの製造が可能と
なる。これにより、TFT特性の向上したトップゲート
型薄膜トランジスタを得ることができる。
(2) According to the second aspect of the invention, the gate insulating film is continuously formed without exposing the surface of the semiconductor thin film to the atmosphere, and the problem of contact between the semiconductor thin film and the gate electrode on the slope surface. In this case, top gate type TFTs can be manufactured without causing any problem. Thus, a top-gate thin film transistor having improved TFT characteristics can be obtained.

【0279】また、配線(特に信号線)の低抵抗化を図
り、大型液晶パネルなどに好適に実施することができる
薄膜トランジスタアレイを得ることができる。
Further, it is possible to obtain a thin film transistor array which can reduce the resistance of a wiring (particularly, a signal line) and can be suitably applied to a large liquid crystal panel or the like.

【0280】(3)第3の発明群によれば、プラズマC
VD装置を用いて、基板温度を300℃より高くするこ
となく、膜中水素濃度が3at%以下のアモルファスシリ
コン膜の形成が可能であり、従って、レーザーアニール
法によりレーザーを照射する前の水素脱離工程を削減す
ることができ、製造工程の簡略化を図ることができる。
よって、低温ポリシリコンTFTの製造コストの削減、
スループットの向上などの効果が期待できる。
(3) According to the third invention group, the plasma C
Using a VD apparatus, it is possible to form an amorphous silicon film having a hydrogen concentration of 3 at% or less without raising the substrate temperature to more than 300 ° C. Therefore, hydrogen desorption before laser irradiation by laser annealing is possible. The number of separation steps can be reduced, and the manufacturing steps can be simplified.
Therefore, the manufacturing cost of the low-temperature polysilicon TFT can be reduced,
Effects such as improvement in throughput can be expected.

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

【図1】実施の形態1−1に係る薄膜トランジスタの製
造装置の概略構成を示す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a schematic configuration of a manufacturing apparatus of a thin film transistor according to Embodiment 1-1.

【図2】実施の形態1−1に係る薄膜トランジスタの製
造装置の電気的構成を示すブロック図である。
FIG. 2 is a block diagram showing an electrical configuration of a thin film transistor manufacturing apparatus according to Embodiment 1-1.

【図3】実施の形態1−1に係る薄膜トランジスタの製
造装置の測定室の構成の一例を示す図である。
FIG. 3 is a diagram illustrating an example of a configuration of a measurement chamber of the thin film transistor manufacturing apparatus according to Embodiment 1-1.

【図4】実施の形態1−1に係る薄膜トランジスタの製
造装置の測定室の構成の他の例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing another example of the configuration of the measurement chamber of the thin film transistor manufacturing apparatus according to Embodiment 1-1.

【図5】実施の形態1−1に係る薄膜トランジスタの製
造装置及び方法での処理の進展に伴う基板、トランジス
タの断面、構成の変化の様子を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing a state of a change in a substrate, a cross section of a transistor, and a configuration accompanying progress of processing in a thin film transistor manufacturing apparatus and method according to Embodiment 1-1.

【図6】実施の形態1−1に係る薄膜トランジスタの製
造装置及び方法での処理の進展に伴う基板、トランジス
タの断面、構成の変化の様子を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing a change in a substrate, a cross section of a transistor, and a configuration accompanying progress of processing in a thin film transistor manufacturing apparatus and method according to Embodiment 1-1.

【図7】実施の形態1−2に係る薄膜トランジスタの製
造装置の概略構成を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing a schematic configuration of a manufacturing apparatus of a thin film transistor according to Embodiment 1-2.

【図8】実施の形態2−1に係るトップゲート型TFT
の構造を示す断面図である。
FIG. 8 is a top-gate TFT according to Embodiment 2-1.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the structure of FIG.

【図9】実施の形態2−1に係るトップゲート型TFT
の製造工程を示す断面図である。
FIG. 9 is a top-gate TFT according to Embodiment 2-1.
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the second embodiment.

【図10】実施の形態2−1に係るトップゲート型TF
Tの製造工程を示す断面図である。
FIG. 10 is a top gate type TF according to the embodiment 2-1.
It is sectional drawing which shows the manufacturing process of T.

【図11】実施の形態2−1に係るトップゲート型TF
Tの製造工程を示す平面図である。
FIG. 11 is a top gate type TF according to the embodiment 2-1.
It is a top view which shows the manufacturing process of T.

【図12】実施の形態2−1に係るトップゲート型TF
Tの製造工程を示す平面図である。
FIG. 12 is a top gate type TF according to the embodiment 2-1.
It is a top view which shows the manufacturing process of T.

【図13】実施の形態2−2に係るトップゲート型TF
Tの製造工程を示す断面図である。
FIG. 13 is a top gate type TF according to the embodiment 2-2.
It is sectional drawing which shows the manufacturing process of T.

【図14】実施の形態2−2に係るトップゲート型TF
Tの製造工程を示す断面図である。
FIG. 14 is a top gate type TF according to the embodiment 2-2.
It is sectional drawing which shows the manufacturing process of T.

【図15】ゲート電極及びゲート絶縁膜の端面A,Bを
示す断面図である。
FIG. 15 is a sectional view showing end faces A and B of a gate electrode and a gate insulating film.

【図16】実施の形態2−3に係る薄膜トランジスタを
用いたCMOS−TFTの製造工程を示す断面図であ
る。
FIG. 16 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a CMOS-TFT using the thin film transistor according to Embodiment 2-3.

【図17】実施の形態2−3に係る薄膜トランジスタを
用いたCMOS−TFTの製造工程を示す断面図であ
る。
FIG. 17 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the CMOS-TFT using the thin-film transistor according to Embodiment 2-3.

【図18】実施の形態2−4に係る薄膜トランジスタを
用いたCMOS−TFTの製造工程を示す断面図であ
る。
FIG. 18 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of a CMOS-TFT using the thin film transistor according to Embodiment 2-4.

【図19】実施の形態2−5に係る薄膜トランジスタを
用いたCMOS−TFTの製造工程を示す断面図であ
る。
FIG. 19 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of a CMOS-TFT using the thin film transistor according to Embodiment 2-5.

【図20】実施の形態2−5に係る薄膜トランジスタで
構成されたTFTアレイの構成を示す回路図である。
FIG. 20 is a circuit diagram illustrating a configuration of a TFT array including thin film transistors according to Embodiment 2-5.

【図21】実施の形態2−5における信号線155(制
御線156)の断面図である。
FIG. 21 is a cross-sectional view of a signal line 155 (control line 156) in Embodiment 2-5.

【図22】実施の形態2−5における信号線155と制
御線156の交差部分の断面図である。
FIG. 22 is a cross-sectional view of an intersection of a signal line 155 and a control line 156 in Embodiment 2-5.

【図23】実施の形態2−5に係るTFTアレイの製造
工程を示す断面図である。
FIG. 23 is a cross-sectional view showing a step of manufacturing the TFT array according to Embodiment 2-5.

【図24】実施の形態2−5に係るTFTアレイの製造
工程を示す断面図である。
FIG. 24 is a cross-sectional view showing a step of manufacturing the TFT array according to Embodiment 2-5.

【図25】実施の形態3−1に係る方法に使用される平
行平板型プラズマCVD装置の構成を示す概略図であ
る。
FIG. 25 is a schematic diagram showing a configuration of a parallel plate type plasma CVD apparatus used in the method according to Embodiment 3-1.

【図26】SiH4濃度とアモルファスシリコン膜の膜
中水素濃度との関係を示すグラフである。
FIG. 26 is a graph showing the relationship between the concentration of SiH 4 and the concentration of hydrogen in the amorphous silicon film.

【図27】RF電力とアモルファスシリコン膜の成膜速
度との関係を示すグラフである。
FIG. 27 is a graph showing the relationship between RF power and the deposition rate of an amorphous silicon film.

【図28】RF電力とアモルファスシリコン膜の膜中水
素濃度との関係を示すグラフである。
FIG. 28 is a graph showing the relationship between RF power and the hydrogen concentration in the amorphous silicon film.

【図29】第1従来例の製造工程を示す断面図である。FIG. 29 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the first conventional example.

【図30】第1従来例の製造工程を示す断面図である。FIG. 30 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the first conventional example.

【図31】第2従来例の製造工程を示す断面図である。FIG. 31 is a cross-sectional view showing a manufacturing step of the second conventional example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1: 搬送室 2: 搬出
入室 3: 第1成膜室 4: 第2
成膜室 5: レーザアニール室 6: 熱処
理室 61 : 第1熱処理室 62: 第
2熱処理室 7 : 測定室 71: 基板
用移動機構 8 : 予備室 10: ロボ
ット 11 : アニール用レーザ発振装置 12:アニ
ール用光学系 13 : 膜厚測定用光源部 14: 膜
厚測定用の透過光受光部 15 : 物性値測定用光源部 16: 物
性値測定用受光部 21 : (透光性)基板 22: ア
ンダーコート膜 23 : 非晶質シリコン膜 24:
多結晶シリコン膜 38 : パターン化された多結晶シリコン膜 40:
P型半導体領域 42 : N型半導体領域 25:
第1ゲート絶縁膜 37 : パターン化された第1ゲート絶縁膜 26:
第2ゲート絶縁膜 27 : ゲート電極膜 39: パターン
化されたゲート電極膜 41 : 再度パターン化されたゲート電極膜 28:
層間絶縁膜 29 : ソース電極 30:
ドレイン電極 92〜98 :ゲートバルブ 10
1: 絶縁性基板 102,140: 半導体薄膜 10
3: ゲート絶縁膜 104,142: ゲート電極 105,14
6: ソース領域 106,147: ドレイン領域 107,14
5: チャネル領域 108: 層間絶縁膜 109,15
0: ソース電極 110,151: ドレイン電極 114,14
3: 第1サブゲート電極 115,144: 第2サブゲート電極 130:
トップゲート型TFT 132: nチャネルTFT 133:
pチャネルTFT 148,149: LDD領域 155:
信号線 156: 制御線 201:
真空容器 202: 真空排気系 203:
ガス導入系 204: RF電極 205:
接地電極 206: 基板 207:
ヒーター 208: 高周波電源 210:
プラズマCVD装置
1: transfer chamber 2: carry-in / out chamber 3: first film formation chamber 4: second
Deposition chamber 5: Laser annealing chamber 6: Heat treatment chamber 61: First heat treatment chamber 62: Second heat treatment chamber 7: Measurement chamber 71: Moving mechanism for substrate 8: Preparatory chamber 10: Robot 11: Laser oscillation device for annealing 12: Annealing optical system 13: Light source unit for measuring film thickness 14: Transmitted light receiving unit for measuring film thickness 15: Light source unit for measuring property value 16: Light receiving unit for measuring property value 21: (light transmitting) substrate 22: Under Coat film 23: Amorphous silicon film 24:
Polycrystalline silicon film 38: Patterned polycrystalline silicon film 40:
P-type semiconductor region 42: N-type semiconductor region 25:
First gate insulating film 37: Patterned first gate insulating film 26:
Second gate insulating film 27: Gate electrode film 39: Patterned gate electrode film 41: Re-patterned gate electrode film 28:
Interlayer insulating film 29: source electrode 30:
Drain electrode 92-98: Gate valve 10
1: Insulating substrate 102, 140: Semiconductor thin film 10
3: Gate insulating film 104, 142: Gate electrode 105, 14
6: Source regions 106 and 147: Drain regions 107 and 14
5: channel region 108: interlayer insulating film 109, 15
0: Source electrode 110, 151: Drain electrode 114, 14
3: First sub-gate electrode 115, 144: Second sub-gate electrode 130:
Top gate type TFT 132: n-channel TFT 133:
p-channel TFT 148, 149: LDD region 155:
Signal line 156: Control line 201:
Vacuum container 202: Evacuation system 203:
Gas introduction system 204: RF electrode 205:
Ground electrode 206: Substrate 207:
Heater 208: High frequency power supply 210:
Plasma CVD equipment

フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/205 G02F 1/136 500 27/08 331 H01L 29/78 617L 618A 624 627B 627E (72)発明者 西谷 輝 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 坂井 全弘 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 後藤 真志 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (Reference) H01L 21/205 G02F 1/136 500 27/08 331 H01L 29/78 617L 618A 624 627B 627E (72) Inventor Akira Nishitani Osaka 1006, Kadoma, Kadoma, Kadoma, Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Denki Sangyo Co., Ltd.

Claims (42)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 複数の成膜工程により多層構造を有する
素子を製造する方法において、 前記複数の成膜工程のうちの1つの工程であって、少な
くとも1つの膜を成膜する第1の成膜工程と、 第1の成膜工程により得られた膜の所定の物性値を測定
する測定工程と、測定工程における測定結果に基づき定
められる測定条件に応じてその膜を処理する第2の工程
とを備え、 前記第1の工程、前記測定工程、及び前記第2の工程
は、それぞれ所定の清浄雰囲気下で行われることを特徴
とする多層構造を有する素子の製造方法。
1. A method for manufacturing an element having a multilayer structure by a plurality of film forming steps, wherein one of the plurality of film forming steps is a first step of forming at least one film. A film process, a measurement process of measuring predetermined physical properties of the film obtained in the first film formation process, and a second process of processing the film according to measurement conditions determined based on the measurement result in the measurement process. Wherein the first step, the measurement step, and the second step are each performed in a predetermined clean atmosphere.
【請求項2】 前記第2の工程における処理が、成膜処
理である請求項1記載の多層構造を有する素子の製造方
法。
2. The method according to claim 1, wherein the process in the second step is a film forming process.
【請求項3】 前記第2の工程における処理が、膜の改
質処理である請求項1記載の多層構造を有する素子の製
造方法。
3. The method according to claim 1, wherein the treatment in the second step is a film modification treatment.
【請求項4】 多層構造を有する素子の製造装置であっ
て、 複数の膜のうちの少なくとも1つの膜を成膜する成膜手
段と、 前記成膜手段で得られた膜の所定の物性値を測定する手
段と、 測定手段における測定結果に基づき定められる測定条件
に応じてその膜の処理を行う処理手段と、 前記成膜手段、前記測定手段、及び前記処理手段の各相
互間の搬送を行う搬送手段と、 を備え、 前記成膜手段、前記測定手段、前記処理手段、及び搬送
手段は、それぞれの処理を所定の清浄雰囲気下で行うこ
とを特徴とする多層構造を有する素子の製造装置。
4. An apparatus for manufacturing an element having a multilayer structure, comprising: a film forming means for forming at least one film of a plurality of films; and a predetermined physical property value of the film obtained by the film forming means. Measuring means, processing means for processing the film in accordance with a measurement condition determined based on the measurement result in the measuring means, and transport between the film forming means, the measuring means, and the processing means. A device for manufacturing a device having a multilayer structure, wherein the film forming device, the measuring device, the processing device, and the transporting device perform respective processes in a predetermined clean atmosphere. .
【請求項5】 前記処理手段における処理が、成膜処理
である請求項4記載の多層構造を有する素子の製造装
置。
5. The apparatus for manufacturing an element having a multilayer structure according to claim 4, wherein the processing in said processing means is a film forming processing.
【請求項6】 前記処理手段における処理が、膜の改質
処理である請求項4記載の多層構造を有する素子の製造
装置。
6. The apparatus for manufacturing a device having a multilayer structure according to claim 4, wherein the processing in said processing means is a film modification processing.
【請求項7】 薄膜形成から定まる所定の清浄雰囲気下
に基板を設置した状態で、その清浄雰囲気外の場所に設
けられた半導体供給手段から供給される半導体を使用し
て基板上に非晶質半導体薄膜を形成する薄膜形成手段
と、 上記基板上に形成された非晶質半導体薄膜のエネルギー
線照射による改質に関係する物性値を、光を使用した物
性値測定方法から定まる所定の清浄雰囲気下に基板を設
置した状態で、所定の光源と受光機を使用して測定する
物性値測定手段と、 上記測定された物性値から定まる性質の改質用エネルギ
ー線を、改質から定まる所定の清浄雰囲気下に基板を設
置した状態で、その清浄雰囲気外の場所に設けられた所
定のエネルギー線源を使用して非晶質半導体に照射する
エネルギー線照射手段と、 上記基板をその表面に非晶質半導体層を形成するため外
部から受け取り、以降薄膜形成、物性値測定、エネルギ
ー線照射の各処理に際して基板を少くも外部雰囲気に晒
すことなく順に前記薄膜形成手段、物性値測定手段、エ
ネルギー線照射手段での各処理のために据え付け、処理
後に取りはずす清浄雰囲気保持型搬送手段とを有してい
ることを特徴とする薄膜トランジスタの製造装置。
7. In a state where the substrate is installed in a predetermined clean atmosphere determined by the formation of a thin film, an amorphous film is formed on the substrate by using a semiconductor supplied from semiconductor supply means provided in a place outside the clean atmosphere. A thin film forming means for forming a semiconductor thin film, and a predetermined clean atmosphere determined by a physical property value measuring method using light to determine physical property values related to modification of the amorphous semiconductor thin film formed on the substrate by energy ray irradiation. In a state where the substrate is placed below, physical property value measuring means for measuring using a predetermined light source and a light receiver, and a reforming energy ray having a property determined from the measured physical property values, a predetermined energy determined from the reforming. Energy beam irradiation means for irradiating the amorphous semiconductor using a predetermined energy ray source provided in a place outside the clean atmosphere with the substrate installed in a clean atmosphere; In order to form a crystalline semiconductor layer, the thin film forming means, physical property value measuring means, energy ray An apparatus for manufacturing a thin film transistor, comprising: a cleaning atmosphere holding type transfer unit that is installed for each processing by an irradiation unit and removed after the processing.
【請求項8】 薄膜形成から定まる所定の清浄雰囲気下
に基板を設置した状態で、その清浄雰囲気外の場所に設
けられた半導体供給手段から供給される半導体を使用し
て基板上に非晶質半導体薄膜を形成する薄膜形成手段
と、 上記基板上に形成された非晶質半導体薄膜のエネルギー
線照射による改質に関係する物性値を、光を使用した物
性値測定方法から定まる所定の清浄雰囲気下に基板を設
置した状態で、その清浄雰囲気外の場所に設けられた所
定の光源と受光機を使用して測定する物性値測定手段
と、 上記測定された物性値から定まる性質の改質用エネルギ
ー線を、改質から定まる所定の清浄雰囲気下に基板を設
置した状態で、その清浄雰囲気外の場所に設けられた所
定のエネルギー線源を使用して非晶質半導体に照射する
エネルギー線照射手段と、 上記基板をその表面に非晶質半導体層を形成するため外
部から受け取り、以降薄膜形成、物性値測定、エネルギ
ー線照射の各処理に際して基板を少くも外部雰囲気に晒
すことなく順に前記薄膜形成手段、物性値測定手段、エ
ネルギー線照射手段での各処理のために据え付け、処理
後に取りはずす清浄雰囲気保持型搬送手段とを有してい
ることを特徴とする薄膜トランジスタの製造装置。
8. In a state where the substrate is installed in a predetermined clean atmosphere determined by the formation of a thin film, an amorphous film is formed on the substrate by using a semiconductor supplied from a semiconductor supply means provided in a place outside the clean atmosphere. A thin film forming means for forming a semiconductor thin film, and a predetermined clean atmosphere determined by a physical property value measuring method using light to determine physical property values related to modification of the amorphous semiconductor thin film formed on the substrate by energy ray irradiation. Physical property value measuring means for measuring using a predetermined light source and a light receiver provided in a place outside the clean atmosphere, with the substrate placed below, for modifying properties determined from the measured physical property values An energy beam that irradiates an amorphous semiconductor with an energy beam using a predetermined energy beam source provided in a place outside the clean atmosphere in a state where the substrate is installed under a predetermined clean atmosphere determined by reforming Irradiation means, the substrate is received from the outside to form an amorphous semiconductor layer on the surface thereof, and thereafter, the thin film formation, physical property measurement, energy beam irradiation in each processing, without exposing the substrate to the external atmosphere at least in order An apparatus for manufacturing a thin film transistor, comprising: a thin-film forming means, a physical property value measuring means, and a clean atmosphere holding type transport means which is installed for each processing by an energy beam irradiation means and is removed after the processing.
【請求項9】 基板上に形成された非晶質半導体からの
水素の追い出し、同じく多結晶半導体のダングリングボ
ンドへの水素の結合等トランジスタ素子としての良好な
機能発揮のための処理から定まる所定の雰囲気で基板ご
と半導体薄膜を熱処理する熱処理手段を有し、 前記清浄雰囲気保持型搬送手段は、 少くも外部雰囲気に晒すことなく、更に前記熱処理手段
への基板の据え付けと処理後の取りはずしが可能な熱処
理用搬送小手段を有していることを特徴とする請求項7
又は8記載の薄膜トランジスタの製造装置。
9. A predetermined process determined from a process for exhibiting a good function as a transistor element, such as displacement of hydrogen from an amorphous semiconductor formed on a substrate and bonding of hydrogen to dangling bonds of a polycrystalline semiconductor. A heat treatment means for heat treating the semiconductor thin film together with the substrate in the atmosphere described above, and the clean atmosphere holding type transfer means is capable of further mounting the substrate on the heat treatment means and removing it after the treatment without exposing it to at least an external atmosphere. 8. A small heat transfer means for heat treatment.
Or a thin film transistor manufacturing apparatus according to 8.
【請求項10】 外部からの基板の受け取りと外部への
渡しを行なう搬出入手段を有し、 前記清浄雰囲気保持型搬送手段は、 その外周部に前記薄膜形成手段、物性値測定手段、エネ
ルギー線照射手段、搬出入手段若しくは更にこれらに加
えての熱処理手段を有する構造の中心配置形式清浄雰囲
気保持型搬送手段であり、 更に、外周部に配置された各手段への基板の据え付けと
取り外しを円滑に行なうため基板を保持して回転可能な
回転可能型搬送小手段を有し、 前記物性値測定手段は、 上記基板の物性値測定時に基板を水平に保持する水平保
持形物性測定手段であることを特徴とする請求項7乃至
9の何れかに記載の薄膜トランジスタの製造装置。
10. A cleaning and atmosphere holding type transporting means for receiving and transferring a substrate from outside to the outside, wherein the clean atmosphere holding type transporting means has a thin film forming means, a physical property value measuring means, an energy ray A centrally located clean atmosphere holding type transporting means having a irradiating means, a carrying-in / out means or a heat treatment means in addition to them, and furthermore, the installation and removal of the substrate to and from the respective means arranged on the outer peripheral portion are smoothly performed. The physical property value measuring means is a horizontal holding type physical property measuring means for holding the substrate horizontally at the time of measuring the physical property value of the substrate. The thin film transistor manufacturing apparatus according to claim 7, wherein:
【請求項11】 前記薄膜形成手段、物性測定手段、エ
ネルギー線照射手段若しくはこれらに加えての熱処理手
段は、 各々半導体としてシリコン、シリコン・ゲルマニウム、
シリコン・ゲルマニウム・炭素の少くも一を対象とした
シリコン系統薄膜形成手段、シリコン系統物性値測定手
段、シリコン系統用エネルギー線照射手段若しくはこれ
らに加えてのシリコン系統用熱処理手段であることを特
徴とする請求項7乃至10の何れかに記載の薄膜トラン
ジスタの製造装置。
11. The thin film forming means, physical property measuring means, energy ray irradiating means or heat treatment means in addition to these means may be respectively silicon, silicon germanium as a semiconductor,
Silicon-based thin film forming means, silicon-based physical property value measuring means, silicon-based energy ray irradiating means or silicon-based heat treatment means in addition to these for at least one of silicon, germanium, and carbon. An apparatus for manufacturing a thin film transistor according to claim 7.
【請求項12】 薄膜形成から定まる所定の清浄雰囲気
下に基板を設置した状態で、その清浄雰囲気外の場所に
設けられた半導体供給手段から供給される半導体を使用
して基板上に非晶質半導体薄膜を形成する薄膜形成ステ
ップと、 上記基板上に形成された非晶質半導体薄膜の改質用エネ
ルギー線照射による改質に関係する物性値を、光を使用
した物性値測定方法から定まる所定の清浄雰囲気下に基
板を設置した状態で、所定の光源と受光機を使用して測
定する物性値測定ステップと、 上記測定された物性値から定まる性質の改質用エネルギ
ー線を、改質から定まる所定の清浄雰囲気下に基板を設
置した状態で、その清浄雰囲気外の場所に設けられた所
定のエネルギー線源を使用して非晶質半導体にその改質
のため照射するエネルギー線照射ステップと、 上記基板をその表面に非晶質半導体層を形成するため外
部から受け取り、以降薄膜形成、物性値測定、エネルギ
ー線照射の各ステップに際して基板を少くも外部雰囲気
に晒すことなく順に前記薄膜形成、物性値測定、エネル
ギー線照射のための各装置に必要な据え付け、処理後の
取りはずしを行なう清浄雰囲気保持型搬送ステップとを
有していることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方
法。
12. A state in which a substrate is installed in a predetermined clean atmosphere determined by the formation of a thin film, and a semiconductor supplied from semiconductor supply means provided outside the clean atmosphere is used to form an amorphous film on the substrate. A thin film forming step of forming a semiconductor thin film, and a physical property value related to the modification of the amorphous semiconductor thin film formed on the substrate by irradiation with a modification energy beam, a predetermined value determined from a physical property value measuring method using light. In a state where the substrate is placed in a clean atmosphere, a physical property value measuring step of measuring using a predetermined light source and a light receiver, and a reforming energy ray having a property determined from the measured physical property value, Energy beam irradiation for irradiating an amorphous semiconductor for reforming it using a predetermined energy ray source provided outside the clean atmosphere with the substrate installed in a predetermined clean atmosphere Step and receiving the substrate from the outside to form an amorphous semiconductor layer on its surface, and thereafter, in each step of thin film formation, physical property value measurement, energy beam irradiation, without exposing the substrate at least to the external atmosphere, A method for manufacturing a thin film transistor, comprising: a clean atmosphere holding type transporting step of performing installation required for each apparatus for forming, measuring physical properties, and irradiating energy rays, and performing removal after processing.
【請求項13】 薄膜形成から定まる所定の清浄雰囲気
下に基板を設置した状態で、その清浄雰囲気外の場所に
設けられた半導体供給手段から供給される半導体を使用
して基板上に非晶質半導体薄膜を形成する薄膜形成ステ
ップと、 上記基板上に形成された非晶質半導体薄膜の改質用エネ
ルギー線照射による改質に関係する物性値を、光を使用
した物性値測定方法から定まる所定の清浄雰囲気下に基
板を設置した状態で、その清浄雰囲気外の場所に設けら
れた所定の光源と受光機を使用して測定する物性値測定
ステップと、 上記測定された物性値から定まる性質の改質用エネルギ
ー線を、改質から定まる所定の清浄雰囲気下に基板を設
置した状態で、その清浄雰囲気外の場所に設けられた所
定のエネルギー線源を使用して非晶質半導体にその改質
のため照射するエネルギー線照射ステップと、 上記基板をその表面に非晶質半導体層を形成するため外
部から受け取り、以降薄膜形成、物性値測定、エネルギ
ー線照射の各ステップに際して基板を少くも外部雰囲気
に晒すことなく順に前記薄膜形成、物性値測定、エネル
ギー線照射のための各装置に必要な据え付け、処理後の
取りはずしを行なう清浄雰囲気保持型搬送ステップとを
有していることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方
法。
13. A state in which a substrate is installed in a predetermined clean atmosphere determined by the formation of a thin film, and an amorphous film is formed on the substrate by using a semiconductor supplied from semiconductor supply means provided in a place outside the clean atmosphere. A thin film forming step of forming a semiconductor thin film, and a physical property value related to the modification of the amorphous semiconductor thin film formed on the substrate by irradiation with a modification energy beam, a predetermined value determined from a physical property value measuring method using light. In a state where the substrate is installed in a clean atmosphere, a physical property value measuring step of measuring using a predetermined light source and a light receiver provided in a place outside the clean atmosphere, and a property determined from the measured physical property value The energy beam for reforming is applied to an amorphous semiconductor by using a predetermined energy ray source provided in a place outside the clean atmosphere in a state where the substrate is installed under a predetermined clean atmosphere determined by reforming. Energy beam irradiating step for irradiating the substrate, and receiving the substrate from the outside to form an amorphous semiconductor layer on its surface, and thereafter, at least performing the steps of thin film formation, physical property measurement, and energy beam irradiation, the substrate is exposed to at least It is characterized in that it has a clean atmosphere holding type transporting step for performing installation necessary for each device for the thin film formation, physical property value measurement, energy ray irradiation in order without exposing to an atmosphere, and removing after processing. A method for manufacturing a thin film transistor.
【請求項14】 基板上に形成された非晶質半導体から
の水素の追い出し、同じく多結晶半導体のダングリング
ボンドへの水素の結合等トランジスタ素子としての良好
な機能発揮のための処理から定まる所定の雰囲気で基板
ごと半導体薄膜を熱処理する熱処理ステップを有し、 前記清浄雰囲気保持型搬送ステップは、 少くも外部雰囲気に晒すことなく、更に前記熱処理ステ
ップに際して、基板をそのための装置に必要な据え付け
と処理後の取りはずしを行なう熱処理用搬送小ステップ
を有していることを特徴とする請求項12又は13記載
の薄膜トランジスタの製造方法。
14. A predetermined process determined by a process for exhibiting a good function as a transistor element, such as a process of displacing hydrogen from an amorphous semiconductor formed on a substrate and a process of bonding hydrogen to dangling bonds of a polycrystalline semiconductor. A heat treatment step of heat-treating the semiconductor thin film together with the substrate in an atmosphere, wherein the clean atmosphere holding type transporting step does not expose the substrate to an external atmosphere at least, and further, in the heat treatment step, the substrate required for installation for an apparatus therefor; 14. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 12, further comprising a heat treatment small step for performing removal after the treatment.
【請求項15】 外部からの基板の受け取りと外部への
渡しを行なう搬出入ステップを有し、 前記清浄雰囲気保持型搬送ステップは、その実行のため
の装置の外周部に前記薄膜形成ステップ、物性値測定ス
テップ、エネルギー線照射ステップ、搬出入ステップ若
しくは更にこれらに加えての熱処理ステップのための装
置を有し、これにより処理対象の基板を中心部と外周部
との間で搬出入する中心配置形式清浄雰囲気保持型搬送
ステップであり、 更に、基板の各手段での処理のための据え付け、処理後
の取り外しを円滑に行なうため基板を保持して回転する
回転小ステップを有し、 前記物性値測定ステップは、 上記基板の物性値測定時に基板を水平に保持して測定す
る水平保持形物性測定ステップであることを特徴とする
請求項12乃至14の何れかに記載の薄膜トランジスタ
の製造方法。
15. A carrying-in / out step for receiving a substrate from outside and transferring it to the outside, wherein the clean atmosphere holding type carrying step includes the steps of: A central arrangement for carrying in and out a substrate to be processed between a central part and an outer peripheral part by having a device for a value measurement step, an energy beam irradiation step, a carry-in / out step, or additionally a heat treatment step. A formal clean atmosphere holding type transfer step, further comprising: a small rotation step of holding and rotating the substrate for smooth installation and removal after processing by each means of the substrate; and 4. The method according to claim 1, wherein the measuring step is a horizontal holding type physical property measuring step of measuring the physical property of the substrate while holding the substrate horizontally. Method for fabricating the thin film transistor according to any one of.
【請求項16】 前記薄膜形成ステップ、物性測定ステ
ップ、エネルギー線照射ステップ若しくはこれらに加え
ての熱処理ステップは、 各々半導体としてシリコン、シリコン・ゲルマニウム、
シリコン・ゲルマニウム・炭素の少くも一を対象とした
シリコン系統薄膜形成ステップ、シリコン系統物性値測
定ステップ、シリコン系統用エネルギー線照射ステップ
若しくはこれらに加えてのシリコン系統用熱処理ステッ
プであることを特徴とする請求項12乃至15の何れか
に記載の薄膜トランジスタの製造方法。
16. The thin film forming step, the physical property measuring step, the energy beam irradiating step or the heat treatment step in addition to these steps, wherein each of the semiconductor includes silicon, silicon germanium,
A silicon-based thin film forming step, a silicon-based physical property value measuring step, a silicon-based energy ray irradiation step, or a silicon-based heat treatment step in addition to these, which is directed to at least one of silicon, germanium, and carbon. A method for manufacturing a thin film transistor according to claim 12.
【請求項17】 絶縁性基板上に形成され、ソース領域
と、ドレイン領域と、ソース領域とドレイン領域間に介
在されるチャネル領域とから構成される半導体薄膜と、 チャネル領域の直上に配置されたゲート電極と、 チャネル領域と前記ゲート電極間に介在するゲート絶縁
膜と、 ソース領域に電気的に接続されたソース電極と、 ドレイン領域に電気的に接続されたドレイン電極とを具
備したトップゲート型薄膜トランジスタにおいて、 前記ゲート電極が、前記ゲート絶縁膜上に形成された高
融点金属から成る第1サブゲート電極と、前記第1サブ
ゲート電極上に形成された低抵抗金属から成る第2サブ
ゲート電極とから構成されていることを特徴とするトッ
プゲート型薄膜トランジスタ。
17. A semiconductor thin film formed on an insulating substrate and composed of a source region, a drain region, a channel region interposed between the source region and the drain region, and disposed immediately above the channel region. Top gate type including a gate electrode, a gate insulating film interposed between the channel region and the gate electrode, a source electrode electrically connected to the source region, and a drain electrode electrically connected to the drain region. In the thin film transistor, the gate electrode includes a first sub-gate electrode made of a high melting point metal formed on the gate insulating film, and a second sub-gate electrode made of a low resistance metal formed on the first sub-gate electrode A top gate type thin film transistor, characterized in that:
【請求項18】 前記高融点金属がモリブデンあるいは
モリブデンを含んだ合金であることを特徴とする請求項
17に記載のトップゲート型薄膜トランジスタ。
18. The top gate type thin film transistor according to claim 17, wherein the high melting point metal is molybdenum or an alloy containing molybdenum.
【請求項19】 前記高融点金属がタングステンあるい
はタングステンを含んだ合金であることを特徴とする請
求項17に記載のトップゲート型薄膜トランジスタ。
19. The top gate type thin film transistor according to claim 17, wherein the refractory metal is tungsten or an alloy containing tungsten.
【請求項20】 前記高融点金属に代えて、不純物濃度
の高い多結晶シリコンを用いたことを特徴とする請求項
17に記載のトップゲート型薄膜トランジスタ。
20. The top-gate thin film transistor according to claim 17, wherein polycrystalline silicon having a high impurity concentration is used instead of said high melting point metal.
【請求項21】 前記低抵抗金属がアルミニウムあるい
はアルミニウムを含んだ合金であることを特徴とする請
求項17に記載のトップゲート型薄膜トランジスタ。
21. The thin film transistor according to claim 17, wherein the low resistance metal is aluminum or an alloy containing aluminum.
【請求項22】 絶縁性基板上に、半導体薄膜を形成す
る第1ステップと、 前記半導体薄膜上にゲート絶縁膜を形成し、このゲート
絶縁膜上に第1サブゲート電極を形成する第2ステップ
と、 前記第1サブゲート電極、前記ゲート絶縁膜および前記
半導体薄膜を、フォトリソグラフィとエッチングによる
第1のパターニング処理により第1の島状に加工する第
3ステップと、 前記第1サブゲート電極および前記ゲート絶縁膜を、フ
ォトリソグラフィとエッチングによる第2のパターニン
グ処理により第2の島状に加工する第4ステップと、 前記第1サブゲート電極をマスクとして、前記半導体薄
膜に不純物を打ち込むことにより前記半導体薄膜にソー
ス領域、ドレイン領域およびチャネル領域を形成する第
5ステップと、 前記ソース領域に電気的に接続されたソース電極、前記
ドレイン領域に電気的に接続されたドレイン電極を形成
し、前記第1サブゲート電極に電気的に接続された第2
サブゲート電極を形成する第6ステップと、 を含むことを特徴とするトップゲート型薄膜トランジス
タの製造方法。
22. A first step of forming a semiconductor thin film on an insulating substrate; and a second step of forming a gate insulating film on the semiconductor thin film and forming a first sub-gate electrode on the gate insulating film. A third step of processing the first sub-gate electrode, the gate insulating film, and the semiconductor thin film into a first island shape by a first patterning process using photolithography and etching; and the first sub-gate electrode and the gate insulating film. A fourth step of processing the film into a second island shape by a second patterning process using photolithography and etching; and using the first sub-gate electrode as a mask, implanting impurities into the semiconductor thin film to thereby form a source in the semiconductor thin film. A fifth step of forming a region, a drain region and a channel region; Air connected to a source electrode, the drain region to form a drain electrically coupled electrode, a second electrically connected to the first sub-gate electrode
A method of manufacturing a top-gate thin film transistor, comprising: a sixth step of forming a sub-gate electrode.
【請求項23】 前記第4ステップに代えて、フォトリ
ソグラフィーとエッチングにおいて、前記第1サブゲー
ト電極のみを第2の島状に加工することを特徴とする請
求項22に記載のトップゲート型薄膜トランジスタの製
造方法。
23. The top gate type thin film transistor according to claim 22, wherein only the first sub-gate electrode is processed into a second island shape by photolithography and etching instead of the fourth step. Production method.
【請求項24】 前記第1ステップが、 絶縁性基板上
に非晶質シリコン薄膜を形成し、この非晶質シリコン薄
膜を結晶化させて半導体層としての結晶性シリコン薄膜
を絶縁性基板上に形成することを特徴とする請求項22
又は23記載のトップゲート型薄膜トランジスタの製造
方法。
24. The first step comprises forming an amorphous silicon thin film on an insulating substrate, crystallizing the amorphous silicon thin film to form a crystalline silicon thin film as a semiconductor layer on the insulating substrate. 23. Forming
24. The method for manufacturing a top gate thin film transistor according to 23.
【請求項25】 前記第1サブゲート電極が高融点金属
から成り、前記第2サブゲート電極、前記ソース電極お
よび前記ドレイン電極が共に低抵抗金属から成ることを
特徴とする請求項22乃至24の何れかに記載のトップ
ゲート型薄膜トランジスタの製造方法。
25. The semiconductor device according to claim 22, wherein the first sub-gate electrode is made of a metal having a high melting point, and the second sub-gate electrode, the source electrode and the drain electrode are both made of a low-resistance metal. 3. The method for manufacturing a top gate thin film transistor according to 1.
【請求項26】 前記高融点金属がモリブデンあるいは
モリブデンを含んだ合金であることを特徴とする請求項
22乃至25の何れかに記載のトップゲート型薄膜トラ
ンジスタの製造方法。
26. The method according to claim 22, wherein the refractory metal is molybdenum or an alloy containing molybdenum.
【請求項27】 前記高融点金属がタングステンあるい
はタングステンを含んだ合金であることを特徴とする請
求項22乃至25の何れかに記載のトップゲート型薄膜
トランジスタの製造方法。
27. The method according to claim 22, wherein the refractory metal is tungsten or an alloy containing tungsten.
【請求項28】 前記高融点金属に代えて、不純物濃度
の高い多結晶シリコンを用いたことを特徴とする請求項
22乃至25の何れかに記載のトップゲート型薄膜トラ
ンジスタの製造方法。
28. The method of manufacturing a top gate thin film transistor according to claim 22, wherein polycrystalline silicon having a high impurity concentration is used in place of said high melting point metal.
【請求項29】 前記低抵抗金属がアルミニウムあるい
はアルミニウムを含んだ合金であることを特徴とする請
求項22乃至28の何れかに記載のトップゲート型薄膜
トランジスタの製造方法。
29. The method according to claim 22, wherein said low-resistance metal is aluminum or an alloy containing aluminum.
【請求項30】 複数の信号線と、該信号線に交差する
複数の制御線とが配線され、信号線と制御線の各交差部
分付近にそれぞれ請求項1記載のトップゲート型薄膜ト
ランジスタが配置され、各信号線は対応する薄膜トラン
ジスタのソース電極に接続され、各制御線は対応する薄
膜トランジスタのゲート電極に接続され、制御線及び信
号線が、薄膜トランジスタと共に同一の絶縁性基板上に
形成された構造のトップゲート型薄膜トランジスタアレ
イであって、 少なくとも前記制御線と前記信号線の交差部分におい
て、前記制御線が半導体層、絶縁層、高融点金属層、層
間絶縁層の4層積層膜からなり、前記信号線が低抵抗金
属層からなることを特徴とするトップゲート型薄膜トラ
ンジスタアレイ。
30. A plurality of signal lines and a plurality of control lines intersecting the signal lines are wired, and the top gate thin film transistor according to claim 1 is arranged near each intersection of the signal lines and the control lines. Each signal line is connected to the source electrode of the corresponding thin film transistor, each control line is connected to the gate electrode of the corresponding thin film transistor, and the control line and the signal line are formed on the same insulating substrate together with the thin film transistor. A top gate type thin film transistor array, wherein at least at an intersection of the control line and the signal line, the control line is formed of a four-layer laminated film of a semiconductor layer, an insulating layer, a refractory metal layer, and an interlayer insulating layer; A top gate type thin film transistor array, wherein the line is formed of a low resistance metal layer.
【請求項31】 前記高融点金属がモリブデンあるいは
モリブデンを含んだ合金であることを特徴とする請求項
30に記載のトップゲート型薄膜トランジスタアレイ。
31. The top gate type thin film transistor array according to claim 30, wherein the high melting point metal is molybdenum or an alloy containing molybdenum.
【請求項32】 前記高融点金属がタングステンあるい
はタングステンを含んだ合金であることを特徴とする請
求項30に記載のトップゲート型薄膜トランジスタアレ
イ。
32. The thin film transistor array according to claim 30, wherein the high melting point metal is tungsten or an alloy containing tungsten.
【請求項33】 前記高融点金属に代えて、不純物濃度
の高い多結晶シリコンを用いたことを特徴とする請求項
30に記載のトップゲート型薄膜トランジスタアレイ。
33. The top gate thin film transistor array according to claim 30, wherein polycrystalline silicon having a high impurity concentration is used in place of the high melting point metal.
【請求項34】 前記低抵抗金属がアルミニウムあるい
はアルミニウムを含んだ合金であることを特徴とする請
求項30乃至33の何れかに記載のトップゲート型薄膜
トランジスタアレイ。
34. The thin film transistor array according to claim 30, wherein the low resistance metal is aluminum or an alloy containing aluminum.
【請求項35】 プラズマCVD装置の真空容器内に少
なくともSi元素を含有する成膜用ガスを導入し、該成
膜用ガスをプラズマCVD法により反応させ基板上にア
モルファスシリコン膜を形成する方法において、 前記成膜用ガスを供給律則条件下で反応させることを特
徴とするアモルファスシリコン膜の形成方法。
35. A method for forming an amorphous silicon film on a substrate by introducing a film forming gas containing at least Si element into a vacuum vessel of a plasma CVD apparatus and reacting the film forming gas by a plasma CVD method. A method for forming an amorphous silicon film, wherein the film forming gas is reacted under supply rule conditions.
【請求項36】 プラズマCVD装置の真空容器内に少
なくともSi元素を含有する成膜用ガスを導入し、該成
膜用ガスをプラズマCVD法により反応させ基板上にア
モルファスシリコン膜を形成する方法において、 前記成膜用ガスを成膜に寄与しないガスで希釈し、該成
膜用ガスを供給律則条件下で反応させることを特徴とす
るアモルファスシリコン膜の形成方法。
36. A method for forming an amorphous silicon film on a substrate by introducing a film-forming gas containing at least Si element into a vacuum vessel of a plasma CVD apparatus and reacting the film-forming gas by a plasma CVD method. A method for forming an amorphous silicon film, comprising: diluting the film-forming gas with a gas that does not contribute to film-forming; and reacting the film-forming gas under a supply law condition.
【請求項37】 前記アモルファスシリコン膜を形成す
る基板の温度を300℃以下とすることを特徴とする請
求項35又は36記載のアモルファスシリコン膜の形成
方法。
37. The method according to claim 35, wherein the temperature of the substrate on which the amorphous silicon film is formed is set to 300 ° C. or less.
【請求項38】 前記成膜用ガスはSiH4またはSi2
H6を含み、前記成膜に寄与しないガスは少なくともA
rを含み、前記成膜用ガスの比率を5%以下とすること
を特徴とする請求項35乃至37の何れかに記載のアモ
ルファスシリコン膜の形成方法。
38. The film forming gas is SiH4 or Si2.
The gas containing H6 and not contributing to the film formation is at least A
The method for forming an amorphous silicon film according to any one of claims 35 to 37, wherein r is contained and the ratio of the film forming gas is 5% or less.
【請求項39】 前記成膜に寄与しないガスは少なくと
もArとH2を含むことを特徴とする請求項38記載の
アモルファスシリコン膜の形成方法。
39. The method according to claim 38, wherein the gas that does not contribute to the film formation contains at least Ar and H 2 .
【請求項40】 前記プラズマCVD装置として、高周
波電極と接地電極とが対向配置された平行平板型プラズ
マCVD装置を用い、該平行平板型プラズマCVD装置
の高周波電源の周波数を20MHz以上、100MHz
以下とすることを特徴とする請求項35又は36記載の
アモルファスシリコン膜の形成方法。
40. A parallel-plate type plasma CVD apparatus in which a high-frequency electrode and a ground electrode are opposed to each other as the plasma CVD apparatus, wherein the frequency of a high-frequency power supply of the parallel-plate type plasma CVD apparatus is 20 MHz or more and 100 MHz.
The method for forming an amorphous silicon film according to claim 35 or 36, wherein:
【請求項41】 前記プラズマCVD装置として、誘導
結合型プラズマCVD装置を用いることを特徴とする請
求項35又は36記載のアモルファスシリコン膜の形成
方法。
41. The method for forming an amorphous silicon film according to claim 35, wherein an inductively coupled plasma CVD apparatus is used as said plasma CVD apparatus.
【請求項42】 前記プラズマCVD装置として、電子
サイクロトロン共鳴型プラズマCVD装置を用いること
を特徴とする請求項35又は36記載のアモルファスシ
リコン膜の形成方法。
42. The method for forming an amorphous silicon film according to claim 35, wherein an electron cyclotron resonance type plasma CVD apparatus is used as said plasma CVD apparatus.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003017407A (en) * 2001-06-28 2003-01-17 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and manufacturing method therefor
JP2005175476A (en) * 2003-12-06 2005-06-30 Samsung Electronics Co Ltd Method of fabricating polycrystalline silicon thin film and method of fabricating transistor through use of the same
JP2005202394A (en) * 2003-12-29 2005-07-28 Lg Phillips Lcd Co Ltd Liquid crystal display device and fabricating method thereof
JP2007251015A (en) * 2006-03-17 2007-09-27 Sumitomo Heavy Ind Ltd Laser annealing apparatus and method
US7277152B2 (en) 2001-06-22 2007-10-02 Nec Corporation Method for manufacturing active matrix type liquid crystal display device comprising annealing of the passivation film
KR100788389B1 (en) * 2001-12-29 2007-12-31 엘지.필립스 엘시디 주식회사 Exhaust Equipment
JP2011211214A (en) * 2001-06-01 2011-10-20 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Method of forming semiconductor film
JP2013004637A (en) * 2011-06-15 2013-01-07 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Evaluation method of organic thin film transistor
US11511316B2 (en) 2010-11-04 2022-11-29 Nissan Chemical Industries, Ltd. Plasma annealing method and device for the same

Cited By (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011211214A (en) * 2001-06-01 2011-10-20 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Method of forming semiconductor film
US7277152B2 (en) 2001-06-22 2007-10-02 Nec Corporation Method for manufacturing active matrix type liquid crystal display device comprising annealing of the passivation film
JP2003017407A (en) * 2001-06-28 2003-01-17 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device and manufacturing method therefor
KR100788389B1 (en) * 2001-12-29 2007-12-31 엘지.필립스 엘시디 주식회사 Exhaust Equipment
JP2005175476A (en) * 2003-12-06 2005-06-30 Samsung Electronics Co Ltd Method of fabricating polycrystalline silicon thin film and method of fabricating transistor through use of the same
JP2005202394A (en) * 2003-12-29 2005-07-28 Lg Phillips Lcd Co Ltd Liquid crystal display device and fabricating method thereof
US7488612B2 (en) 2003-12-29 2009-02-10 Lg Dsiplay Co., Ltd. Liquid crystal display device and fabricating method thereof
US7906781B2 (en) 2003-12-29 2011-03-15 Lg Display Co., Ltd. Liquid crystal display device and fabricating method thereof
JP2007251015A (en) * 2006-03-17 2007-09-27 Sumitomo Heavy Ind Ltd Laser annealing apparatus and method
US11511316B2 (en) 2010-11-04 2022-11-29 Nissan Chemical Industries, Ltd. Plasma annealing method and device for the same
JP2013004637A (en) * 2011-06-15 2013-01-07 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Evaluation method of organic thin film transistor

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