JP2001119036A - Method for manufacturing thin-film transistor - Google Patents
Method for manufacturing thin-film transistorInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は多結晶薄膜トランジ
スタの製造方法に関する。The present invention relates to a method for manufacturing a polycrystalline thin film transistor.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、多結晶シリコン薄膜トランジスタ
の開発が盛んに行われている。多結晶シリコン薄膜トラ
ンジスタはレーザーアニール等の技術によって、ガラス
基板が使える600℃以下の温度で形成できることが大
きな魅力の一つである。また、多結晶シリコン薄膜トラ
ンジスタは、半導体層にアモルファスシリコンを用いた
アモルファスシリコン薄膜トランジスタよりもはるかに
移動度が大きいため、液晶のスイッチングに用いる画素
トランジスタのみならず、画素トランジスタを駆動する
駆動回路をもガラス基板上に形成することが可能とな
る。駆動回路をガラス基板に作り込むことによって外部
回路を減らすことができ、コスト削減につながる。ま
た、外部回路を減らすことによって外部回路との接続点
数が減少し、信頼性が向上する。さらに、実装技術によ
る制限がなくなり、狭ピッチで画素を形成することがで
きるため、高精細画像を実現することができる。以上の
ように、多結晶薄膜トランジスタをスイッチング素子と
して用いたアクティブマトリクス型液晶表示装置は、低
コストで高信頼性、そして高精細画像を実現できるた
め、現在、デジタルスチルカメラやデジタルビデオカメ
ラ、そしてカーナビやノートパソコン等に広く用いられ
ている。2. Description of the Related Art In recent years, polycrystalline silicon thin film transistors have been actively developed. One of the great attractions is that a polycrystalline silicon thin film transistor can be formed at a temperature of 600 ° C. or less at which a glass substrate can be used by a technique such as laser annealing. In addition, since a polycrystalline silicon thin film transistor has much higher mobility than an amorphous silicon thin film transistor using amorphous silicon for a semiconductor layer, not only a pixel transistor used for liquid crystal switching but also a driving circuit for driving the pixel transistor is made of glass. It can be formed on a substrate. By forming the drive circuit on a glass substrate, the number of external circuits can be reduced, which leads to cost reduction. Further, by reducing the number of external circuits, the number of connection points with external circuits is reduced, and reliability is improved. Furthermore, since there is no limitation due to mounting technology and pixels can be formed at a narrow pitch, a high-definition image can be realized. As described above, an active matrix type liquid crystal display device using a polycrystalline thin film transistor as a switching element can realize high reliability and high definition image at low cost. And is widely used in notebook computers.
【0003】一方、アクティブマトリクス型液晶表示装
置においては、ディスプレイの大画面化や低コスト化の
ために大面積のガラス基板上に多結晶薄膜トランジスタ
を形成しているが、ガラス基板はアルカリ金属などの不
純物を多く含んでいるため、保護用のアンダーコートS
iO2膜をガラス基板の上に成膜し、その上に薄膜トラ
ンジスタを形成していた。On the other hand, in an active matrix type liquid crystal display device, a polycrystalline thin film transistor is formed on a large-area glass substrate in order to increase the screen size and reduce the cost of the display. Undercoat S for protection because it contains many impurities
An iO2 film was formed on a glass substrate, and a thin film transistor was formed thereon.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかし、SiO2膜は
SiNx膜ほど緻密な膜ではないため、高温での長時間
アニールや電気ストレスによって、アルカリ金属などの
不純物が拡散し、薄膜トランジスタの特性に影響を及ぼ
す。これを避けるために、アンダーコート絶縁膜とし
て、SiNxをプラズマCVDによって成膜すると、ガ
ラス基板からの不純物の拡散を防ぐことはできるが、S
iNx膜に正の固定電荷が多く含まれてしまい、この固
定電荷によって薄膜トランジスタの特性が大きく変わっ
てしまう。However, since the SiO 2 film is not as dense as the SiN x film, impurities such as alkali metals diffuse due to long-time annealing or electric stress at a high temperature, and the characteristics of the thin film transistor are reduced. affect. In order to avoid this, when SiN x is formed as an undercoat insulating film by plasma CVD, diffusion of impurities from the glass substrate can be prevented.
A large amount of positive fixed charges are contained in the iN x film, and the characteristics of the thin film transistor are greatly changed by the fixed charges.
【0005】そこで、本発明の課題は、固定電荷の少な
いSiNx膜を形成し、薄膜トランジスタの特性を変化
させることなく、ガラス基板からの不純物拡散を防ぎ、
信頼性の向上した薄膜トランジスタの製造方法を提供す
ることにある。Therefore, an object of the present invention is to form a SiN x film having a small fixed charge and prevent the diffusion of impurities from a glass substrate without changing the characteristics of a thin film transistor.
An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a thin film transistor with improved reliability.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に、本発明では、アンダーコートSiO2膜に窒素を注
入した後工程において、ランプアニールやエキシマーレ
ーザアニールを行い、アンダーコートSiO2膜を直接
加熱または半導体膜で吸収された熱によって間接加熱
し、注入された窒素を結晶化する。ランプアニールの光
源としては、SiO2膜を直接加熱する場合はエキシマ
ランプ、そして、アモルファスシリコン膜や多結晶シリ
コン膜を加熱する場合は、ハロゲンランプ、UVラン
プ、エキシマランプが適している。Means for Solving the Problems In order to solve this problem, in the present invention, in the step after injecting nitrogen into the undercoat SiO 2 film performs lamp annealing or excimer laser annealing, an undercoat SiO 2 film Direct heating or indirect heating by heat absorbed by the semiconductor film crystallizes the injected nitrogen. As a light source for lamp annealing, an excimer lamp is suitable for directly heating an SiO 2 film, and a halogen lamp, a UV lamp, and an excimer lamp are suitable for heating an amorphous silicon film or a polycrystalline silicon film.
【0007】以下、それぞれの製造方法について説明す
る。Hereinafter, the respective manufacturing methods will be described.
【0008】請求項1記載の製造方法では、透明基板上
にアンダーコートSiO2膜を形成後に窒素を注入し、
SiO2膜が吸収する波長領域に適合する光源によりラ
ンプアニールすることによって、アンダーコートSiO
2膜を選択的に加熱し、注入した窒素を結晶化させるこ
とによりSiNx膜を形成する。In the manufacturing method of the first aspect, nitrogen is injected after forming an undercoat SiO 2 film on a transparent substrate,
By performing lamp annealing with a light source adapted to the wavelength region absorbed by the SiO 2 film, the undercoat SiO 2
The two films are selectively heated to crystallize the injected nitrogen to form a SiN x film.
【0009】請求項2記載の製造方法では、アンダーコ
ートSiO2膜に窒素を注入した後、プラズマCVD法
によって多結晶シリコン膜を形成し、多結晶シリコン膜
で吸収される波長領域に適合する光源によってランプア
ニールを行う。ランプアニールによって多結晶シリコン
が加熱され、その熱がアンダーコートSiO2膜に伝導
し、注入した窒素が結晶化され、SiNx膜が形成され
る。According to a second aspect of the present invention, after nitrogen is injected into the undercoat SiO 2 film, a polycrystalline silicon film is formed by a plasma CVD method, and a light source adapted to a wavelength region absorbed by the polycrystalline silicon film. Lamp annealing is performed. The polycrystalline silicon is heated by the lamp annealing, the heat is conducted to the undercoat SiO 2 film, the injected nitrogen is crystallized, and the SiN x film is formed.
【0010】請求項3記載の製造方法では、窒化水素化
合物もしくは酸化窒素化合物あるいはそれらの混合物を
含む雰囲気中でランプアニールすることによって、注入
した窒素を結晶化すると同時に、多結晶シリコン膜の酸
窒化を行う。これによって固定電荷が少なく緻密なSi
Nxを保護膜として形成すると同時に、界面準位の少な
い多結晶シリコン膜/酸化膜界面が形成される。According to a third aspect of the present invention, the implanted nitrogen is crystallized by lamp annealing in an atmosphere containing a hydrogen nitride compound, a nitrogen oxide compound, or a mixture thereof, and simultaneously the oxynitride of the polycrystalline silicon film is performed. I do. As a result, dense Si
Simultaneously it makes a N x as a protective film, low interface state polycrystalline silicon film / oxide film interface is formed.
【0011】請求項4記載の製造方法では、多結晶シリ
コン膜がより酸窒化されやすいように、雰囲気ガスをプ
ラズマ化してランプアニールを行う。According to a fourth aspect of the present invention, lamp annealing is performed by converting an atmospheric gas into plasma so that the polycrystalline silicon film is more easily oxynitrided.
【0012】請求項5記載の製造方法では、アンダーコ
ートSiO2膜に窒素を注入した後、プラズマCVD法
によって多結晶シリコン膜を形成し、エキシマーレーザ
アニールを行う。エキシマーレーザ光は多結晶シリコン
膜で吸収され、多結晶シリコン膜の大粒径化が実現され
る。それと同時に、多結晶シリコン膜が吸収した熱がア
ンダーコートSiO2膜に伝導し、アンダーコートSi
O2膜に注入した窒素が結晶化され、SiNx膜が形成さ
れる。According to a fifth aspect of the present invention, after injecting nitrogen into the undercoat SiO 2 film, a polycrystalline silicon film is formed by a plasma CVD method, and excimer laser annealing is performed. The excimer laser light is absorbed by the polycrystalline silicon film, and a large grain size of the polycrystalline silicon film is realized. At the same time, the heat absorbed by the polycrystalline silicon film is conducted to the undercoat SiO 2 film,
Nitrogen injected into the O 2 film is crystallized to form a SiN x film.
【0013】請求項6記載の製造方法では、アンダーコ
ートSiO2膜に窒素を注入した後、プラズマCVD法
によってアモルファスシリコンを成膜し、エキシマーレ
ーザアニールによってアモルファスシリコンの再結晶化
を行い多結晶シリコン膜を形成すると同時に、多結晶シ
リコン膜からの熱伝導によってアンダーコートSiO 2
膜を加熱して、アンダーコートSiO2膜に注入した窒
素の結晶化を行いSiN x膜を形成する。[0013] In the manufacturing method according to the sixth aspect, the under-
SiOTwoAfter injecting nitrogen into the film, plasma CVD method
Amorphous silicon is deposited by excimer
Of amorphous silicon by laser annealing
To form a polycrystalline silicon film,
Undercoat SiO by heat conduction from recon film Two
The film is heated and the undercoat SiOTwoNitrogen injected into the membrane
Crystallization of silicon and SiN xForm a film.
【0014】請求項7記載の製造方法では、アンダーコ
ートSiO2膜に窒素を注入した後、プラズマCVD法
によってアモルファスシリコンを成膜し、アモルファス
シリコン膜で吸収される波長領域に適合する光源でラン
プアニールを行う。これによってアモルファスシリコン
がランプ光を吸収してアモルファスシリコンが加熱され
る。そして、アモルファスシリコンから熱伝導によって
アンダーコートSiO 2が加熱され、アンダーコートS
iO2膜に注入された窒素が結晶化され、SiN xが形成
される。According to a seventh aspect of the present invention, the under-
SiOTwoAfter injecting nitrogen into the film, plasma CVD method
To form amorphous silicon
Run with a light source compatible with the wavelength region absorbed by the silicon film
Pre-anneal is performed. This makes amorphous silicon
Absorbs the lamp light and heats the amorphous silicon
You. And by heat conduction from amorphous silicon
Undercoat SiO TwoIs heated and undercoat S
iOTwoThe nitrogen injected into the film is crystallized and xFormed
Is done.
【0015】請求項8記載の製造方法では、ランプアニ
ールを2段階で行う。まず、第1の温度でアニールした
後、第2の温度でアニールを行う。これは、例えばラン
プアニールによって、アモルファスシリコンの再結晶化
を行う場合、アモルファスシリコン膜中に含まれる水素
濃度を1原子%程度まで下げてから再結晶化しなければ
ならない。そこで、まず第1の温度でアニールすること
によって脱水素を行い、続けて第2温度で再結晶化を行
う。In the manufacturing method according to the present invention, the lamp annealing is performed in two stages. First, after annealing at a first temperature, annealing is performed at a second temperature. This is because when amorphous silicon is recrystallized by, for example, lamp annealing, the concentration of hydrogen contained in the amorphous silicon film must be reduced to about 1 atomic% before recrystallization. Therefore, first, dehydrogenation is performed by annealing at a first temperature, and then recrystallization is performed at a second temperature.
【0016】請求項9記載の製造方法では、前記第1の
温度を400℃〜550℃、そして第2の温度を600
℃〜750℃としている。According to a ninth aspect of the present invention, the first temperature is set to 400 ° C. to 550 ° C., and the second temperature is set to 600 ° C.
C. to 750.degree.
【0017】請求項10記載の製造方法では、基板の急
激な温度変化を抑えて形状変形を小さくするために予め
基板を加熱する。これによって、薄膜のクラックも抑制
することができる。According to a tenth aspect of the present invention, the substrate is preliminarily heated in order to suppress a rapid temperature change of the substrate and reduce the shape deformation. Thereby, cracks in the thin film can also be suppressed.
【0018】請求項11記載の製造方法では、ランプア
ニールの光源を高圧水銀ランプ、メタルハライドラン
プ、キセノンランプ等のUVランプとしている。これら
のランプは多結晶シリコンやアモルファスシリコンが吸
収してガラス基板が吸収しない近赤外から紫外の光を多
く含むため、半導体膜を選択的に加熱することができ
る。In the manufacturing method according to the eleventh aspect, the light source of the lamp annealing is a UV lamp such as a high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, and a xenon lamp. These lamps contain a lot of near-infrared to ultraviolet light that is absorbed by polycrystalline silicon or amorphous silicon and not absorbed by the glass substrate, so that the semiconductor film can be selectively heated.
【0019】請求項12記載の製造方法では、ランプア
ニールの光源をハロゲンランプとしている。ハロゲンラ
ンプは、波長が1μm程度の所にピークを持つブロード
なスペクトルを持ち、ガラス基板が吸収する約3μm以
上の長波長成分が少なく、近赤外から紫外にかけての成
分が多いため、半導体膜を選択的に加熱することができ
る。選択的に加熱するという意味では、UVランプやエ
キシマランプの方が良いが、安定性に関してはハロゲン
ランプの方が優れている。According to a twelfth aspect of the present invention, the light source for lamp annealing is a halogen lamp. Halogen lamps have a broad spectrum with a peak at a wavelength of about 1 μm, a small amount of long-wavelength components of about 3 μm or more absorbed by a glass substrate, and a large amount of components from near infrared to ultraviolet. It can be selectively heated. In terms of selective heating, UV lamps and excimer lamps are better, but halogen lamps are more stable.
【0020】請求項13記載の製造方法では、ランプア
ニールの光源をエキシマランプとしている。エキシマラ
ンプは発光ピークが一つで、ピークを中心に極めて狭い
領域でしか発光しない。ピーク波長は紫外から真空紫外
(VUV)までの種類があり、SiO2膜も加熱するこ
とができる。発光ピークが一つなので、特定の膜をより
選択的に加熱することができるが、強度の面では、UV
ランプやハロゲンランプに劣る。In the manufacturing method according to the thirteenth aspect, the light source of the lamp annealing is an excimer lamp. An excimer lamp has one emission peak, and emits light only in a very narrow region around the peak. There are various types of peak wavelengths from ultraviolet to vacuum ultraviolet (VUV), and the SiO 2 film can be heated. Since there is only one emission peak, a specific film can be more selectively heated.
Inferior to lamps and halogen lamps.
【0021】アンダーコートSiO2膜に窒素を注入し
た後工程において、ランプアニールやエキシマーレーザ
アニールによって選択的に多結晶シリコン膜やアモルフ
ァスシリコン膜、もしくはアンダーコートSiO2を加
熱することによって、ガラス基板は軟化しない程度の低
温に維持しつつ、アンダーコートSiO2を一時的に6
00℃以上の高温にすることにより、注入した窒素を結
晶化してSiNx膜を形成することができる。これによ
って、ガラス基板の形状変化を生じることなく、固定電
荷が少なく緻密なSiNx膜を形成することができ、薄
膜トランジスタの特性を変化させることなく、ガラス基
板からの不純物の拡散を防ぐ保護膜が形成される。In a step after nitrogen is injected into the undercoat SiO 2 film, the glass substrate is selectively heated by lamp annealing or excimer laser annealing to selectively heat the polycrystalline silicon film, the amorphous silicon film, or the undercoat SiO 2. While maintaining the temperature low enough not to soften, the undercoat SiO 2 is temporarily
By setting the temperature to be higher than or equal to 00 ° C., the implanted nitrogen can be crystallized to form a SiN x film. As a result, it is possible to form a dense SiN x film with a small fixed charge without causing a change in the shape of the glass substrate, and a protective film that prevents diffusion of impurities from the glass substrate without changing the characteristics of the thin film transistor. It is formed.
【0022】[0022]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、第1図から第3図を用いて説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.
【0023】(実施の形態1)本発明にかかる実施の形
態1を第1図を用いて説明する。まず、ガラス基板10
上にプラズマCVD法によってアンダーコートSiO2
膜20を2000Åから4000Å堆積する。そして、
アンダーコートSiO2膜20に窒素をイオン注入法も
しくはイオンドーピング法にて、5〜15kVの加速電
圧で5E14〜5E15/cm2程度、極浅い所に注入
する。そして、ピーク波長が126nmのArエキシマ
ランプによってランプアニールを行う。ランプ光はアン
ダーコートSiO2膜20でほとんど吸収されてガラス
基板10まで届かないため、アンダーコートSiO2膜
20が選択的に加熱される。これによって、ガラス基板
10は軟化点以下の温度に保ちながら、アンダーコート
SiO2膜20に注入された窒素30を結晶化してSi
Nx膜50を形成することができる。その上にプラズマ
CVD法で多結晶シリコン膜60を500Åから100
0Å堆積し、パターニングした後、ゲート絶縁膜70と
して、プラズマCVD法もしくは常圧CVD法によって
SiO2膜を500Åから1000Å程度成膜する。そ
してゲート電極80として例えばTaを3000Åスパ
ッタリング法によって形成し、パターニングを行う。ゲ
ート電極80を形成した後、自己整合的にN導電型もし
くはP導電型を付与する不純物をイオンドーピング法に
よって多結晶シリコン膜60に添加し、ソース領域60
aとドレイン領域60bを形成する。層間絶縁膜90と
してSiO2をプラズマCVD法によって堆積した後、
コンタクトホールを開口し、ソース電極100とドレイ
ン電極110を形成し、多結晶シリコン薄膜トランジス
タの完成となる。(Embodiment 1) Embodiment 1 according to the present invention will be described with reference to FIG. First, the glass substrate 10
Undercoat SiO 2 by plasma CVD
A film 20 is deposited from 2000 to 4000 degrees. And
Nitrogen is ion-implanted into the undercoat SiO 2 film 20 by an ion implantation method or an ion doping method at an acceleration voltage of 5 to 15 kV into an extremely shallow place of about 5E14 to 5E15 / cm 2 . Then, lamp annealing is performed with an Ar excimer lamp having a peak wavelength of 126 nm. Since the lamp light is almost absorbed by the undercoat SiO 2 film 20 and does not reach the glass substrate 10, the undercoat SiO 2 film 20 is selectively heated. Thus, while maintaining the temperature of the glass substrate 10 at a temperature equal to or lower than the softening point, the nitrogen 30 injected into the undercoat SiO 2 film 20 is crystallized to form Si.
The Nx film 50 can be formed. A polycrystalline silicon film 60 is formed thereon by a plasma CVD method from 500 ° to 100 °.
After depositing and patterning at 0 °, a SiO 2 film is formed as the gate insulating film 70 by plasma CVD or normal pressure CVD at about 500 ° to 1000 °. Then, for example, Ta is formed as the gate electrode 80 by a 3000 ° sputtering method, and patterning is performed. After the gate electrode 80 is formed, an impurity imparting N conductivity type or P conductivity type in a self-aligned manner is added to the polycrystalline silicon film 60 by an ion doping method.
a and the drain region 60b are formed. After depositing SiO 2 as an interlayer insulating film 90 by a plasma CVD method,
A contact hole is opened, a source electrode 100 and a drain electrode 110 are formed, and a polycrystalline silicon thin film transistor is completed.
【0024】(実施の形態2)本発明にかかる実施の形
態2を第2図を用いて説明する。まず、ガラス基板10
上にプラズマCVD法によってアンダーコートSiO2
膜20を2000Åから4000Å堆積する。そして、
アンダーコートSiO2膜20に窒素をイオン注入法も
しくはイオンドーピング法にて、5〜15kVの加速電
圧で極浅い所に5E14〜5E15/cm2程度注入す
る。その後プラズマCVD法によって多結晶シリコン膜
を500〜1000Å堆積する。そして多結晶シリコン
膜60が吸収する波長領域に適合する光源、例えばメタ
ルハライドランプによってランプアニールを行う。メタ
ルハライドランプは250Å〜450Åの連続したスペ
クトルを持っており、多結晶シリコン膜60で吸収さ
れ、ガラス基板10では吸収されない。従って、多結晶
シリコン膜60を選択的に加熱することができ、多結晶
シリコン膜60の大粒径化や結晶性改質と同時に、多結
晶シリコン膜60からの熱伝導によってアンダーコート
SiO2膜20を加熱することにより注入した窒素30
の結晶化を行い、SiNx50が形成される。これによ
って、ガラス基板10からの不純物の拡散を防ぎ、熱ス
トレスや電気ストレスによるトランジスタ特性の変化を
防ぐことができ、信頼性を向上させることができる。ま
た、窒化水素化物もしくは酸化窒素化合物あるいはそれ
らの混合物を含む雰囲気中で、例えばNH3雰囲気中で
ランプアニールを行うと、多結晶シリコン膜60の酸窒
化を行うことができる。これによって、注入した窒素の
結晶化と同時に良好な多結晶シリコン膜/絶縁膜界面が
得られる。また、雰囲気ガスをプラズマ化してランプア
ニールを行うとさらに酸窒化が促進される。(Embodiment 2) Embodiment 2 according to the present invention will be described with reference to FIG. First, the glass substrate 10
Undercoat SiO 2 by plasma CVD
A film 20 is deposited from 2000 to 4000 degrees. And
Nitrogen is implanted into the undercoat SiO 2 film 20 by ion implantation or ion doping at an acceleration voltage of 5 to 15 kV into an extremely shallow place at about 5E14 to 5E15 / cm 2 . Thereafter, a polycrystalline silicon film is deposited at a thickness of 500 to 1000 ° by a plasma CVD method. Then, lamp annealing is performed with a light source suitable for the wavelength region absorbed by the polycrystalline silicon film 60, for example, a metal halide lamp. The metal halide lamp has a continuous spectrum of 250 ° to 450 ° and is absorbed by the polycrystalline silicon film 60 but not absorbed by the glass substrate 10. Therefore, the polycrystalline silicon film 60 can be selectively heated, and the undercoating SiO 2 film is formed by heat conduction from the polycrystalline silicon film 60 at the same time as increasing the grain size and the crystallinity of the polycrystalline silicon film 60. Nitrogen 30 injected by heating 20
Is crystallized to form SiN x 50. Thus, diffusion of impurities from the glass substrate 10 can be prevented, change in transistor characteristics due to thermal stress or electric stress can be prevented, and reliability can be improved. If lamp annealing is performed in an atmosphere containing a hydrogen nitride, a nitrogen oxide compound, or a mixture thereof, for example, in an NH 3 atmosphere, the polycrystalline silicon film 60 can be oxynitrided. Thereby, a good polycrystalline silicon film / insulating film interface can be obtained simultaneously with the crystallization of the implanted nitrogen. Further, when lamp gas annealing is performed by converting the atmospheric gas into plasma, oxynitridation is further promoted.
【0025】多結晶シリコン60をパターニングした
後、ゲート絶縁膜70として、プラズマCVD法もしく
は常圧CVD法によってSiO2膜を500Åから10
00Å程度成膜する。そしてゲート電極80として例え
ばTaを3000Åスパッタリング法によって形成し、
パターニングを行う。ゲート電極80を形成した後、自
己整合的にN導電型もしくはP導電型を付与する不純物
をイオンドーピング法によって多結晶シリコン膜60に
添加し、ソース領域60aとドレイン領域60bを形成
する。層間絶縁膜90としてSiO2をプラズマCVD
法によって堆積した後、コンタクトホールを開口し、ソ
ース電極100とドレイン電極110を形成し、多結晶
シリコン薄膜トランジスタの完成となる。After patterning the polycrystalline silicon 60, an SiO 2 film is formed as a gate insulating film 70 by a plasma CVD method or a normal pressure CVD method from 500 ° to 10 °.
A film is formed at about 00 °. Then, for example, Ta is formed as the gate electrode 80 by a 3000 ° sputtering method,
Perform patterning. After the gate electrode 80 is formed, an impurity imparting an N conductivity type or a P conductivity type is added to the polycrystalline silicon film 60 in a self-aligning manner by an ion doping method to form a source region 60a and a drain region 60b. Plasma CVD of SiO2 as interlayer insulating film 90
After the deposition by the method, a contact hole is opened, a source electrode 100 and a drain electrode 110 are formed, and a polycrystalline silicon thin film transistor is completed.
【0026】また、本実施例では、ランプアニールによ
ってSiNx50を形成したが、プラズマCVD法によ
って多結晶シリコン膜60を成膜後、エキシマーレーザ
アニールによって多結晶シリコン膜60を加熱し、熱伝
導によってアンダーコートSiO2膜20を加熱するこ
とによって注入した窒素30を結晶化し、SiNx50
を形成することもできる。In this embodiment, the SiN x 50 is formed by lamp annealing. However, after the polycrystalline silicon film 60 is formed by the plasma CVD method, the polycrystalline silicon film 60 is heated by excimer laser annealing, and heat conduction is performed. The injected nitrogen 30 is crystallized by heating the undercoat SiO 2 film 20 with SiN x 50.
Can also be formed.
【0027】(実施の形態3)本発明にかかる実施の形
態3を第3図を用いて説明する。まず、ガラス基板10
上にプラズマCVD法によってアンダーコートSiO2
膜20を2000Åから4000Å堆積する。そして、
アンダーコートSiO2膜20に窒素をイオン注入法も
しくはイオンドーピング法にて、5〜15kVの加速電
圧で極浅い所に5E14〜5E15/cm2程度注入す
る。そして、プラズマCVD法によってアモルファスシ
リコン膜を500〜1000Å堆積する。その後、エキ
シマーレーザを照射することによってアモルファスシリ
コン膜130を溶融し、再結晶化させて多結晶シリコン
膜60を形成する。これと同時に、アモルファスシリコ
ン膜130からの熱伝導によってアンダーコートSiO
2膜20を加熱し、注入した窒素30を結晶化してSi
Nx50を形成する。ランプアニールによってアモルフ
ァスシリコン膜130の再結晶化を行う場合は、アモル
ファスシリコン膜130が吸収する波長領域に適合する
光源、例えばメタルハライドランプによってランプアニ
ールを行う。メタルハライドランプは250Å〜450
Åの連続したスペクトルを持っており、アモルファスシ
リコン膜130で吸収され、ガラス基板10では吸収さ
れない。従って、アモルファスシリコン膜130を選択
的に加熱することができ、ガラス基板10は軟化点以下
の温度に保ちながら、アモルファスシリコン膜130を
再結晶化させることができる。それと同時に、アモルフ
ァスシリコン膜130からの熱伝導によってアンダーコ
ートSiO2膜20が加熱され、注入された窒素30が
結晶化され、SiNx50が形成される。(Embodiment 3) Embodiment 3 according to the present invention will be described with reference to FIG. First, the glass substrate 10
Undercoat SiO 2 by plasma CVD
A film 20 is deposited from 2000 to 4000 degrees. And
Nitrogen is implanted into the undercoat SiO 2 film 20 by ion implantation or ion doping at an acceleration voltage of 5 to 15 kV into an extremely shallow place at about 5E14 to 5E15 / cm 2 . Then, an amorphous silicon film is deposited at 500 to 1000 ° by a plasma CVD method. Thereafter, the amorphous silicon film 130 is melted by irradiating an excimer laser, and recrystallized to form the polycrystalline silicon film 60. At the same time, the undercoat SiO 2 is formed by heat conduction from the amorphous silicon film 130.
2 Heat the film 20, crystallize the injected nitrogen 30 and
Forming an N x 50. When recrystallizing the amorphous silicon film 130 by lamp annealing, lamp annealing is performed by a light source suitable for the wavelength region absorbed by the amorphous silicon film 130, for example, a metal halide lamp. Metal halide lamp 250 ~ 450
It has a continuous spectrum of Å, and is absorbed by the amorphous silicon film 130 and not absorbed by the glass substrate 10. Therefore, the amorphous silicon film 130 can be selectively heated, and the amorphous silicon film 130 can be recrystallized while the temperature of the glass substrate 10 is kept below the softening point. At the same time, the undercoat SiO 2 film 20 is heated by heat conduction from the amorphous silicon film 130, the injected nitrogen 30 is crystallized, and SiN x 50 is formed.
【0028】アモルファスシリコン膜130は水素を多
く含むため、溶融したときに水素が蒸発して膜はがれ等
を起こすため、再結晶化させる前に脱水素して水素濃度
を1原子%程度まで下げなければならない。脱水素は4
50℃程度のファーネスアニールによって行われるが、
ランプアニールを2段階にすることによって、脱水素と
再結晶化を連続して行うことができる。例えば、まず、
400℃〜550℃で30秒〜2分程度アニールして脱
水素を行い、続けて600℃〜750℃で数秒〜数十秒
程度アニールして、アモルファスシリコン膜130を再
結晶化させ、多結晶シリコン膜60を形成することがで
きる。Since the amorphous silicon film 130 contains a large amount of hydrogen, when it is melted, the hydrogen evaporates and the film peels off. Therefore, it is necessary to reduce the hydrogen concentration to about 1 atomic% by dehydrogenation before recrystallization. Must. Dehydrogenation is 4
This is performed by furnace annealing at about 50 ° C.
By performing lamp annealing in two stages, dehydrogenation and recrystallization can be performed continuously. For example, first
Anneal at 400 ° C. to 550 ° C. for about 30 seconds to 2 minutes to perform dehydrogenation, and then anneal at 600 ° C. to 750 ° C. for about several seconds to several tens of seconds to recrystallize the amorphous silicon film 130, The silicon film 60 can be formed.
【0029】ゲート絶縁膜70として、プラズマCVD
法もしくは常圧CVD法によってSiO2膜を500Å
から1000Å程度成膜する。そしてゲート電極80と
して例えばTaを3000Åスパッタリング法によって
形成し、パターニングを行う。ゲート電極80を形成し
た後、自己整合的にN導電型もしくはP導電型を付与す
る不純物をイオンドーピング法によって多結晶シリコン
膜60に添加し、ソース領域60aとドレイン領域60
bを形成する。層間絶縁膜90としてSiO2をプラズ
マCVD法によって堆積した後、コンタクトホールを開
口し、ソース電極100とドレイン電極110を形成
し、多結晶シリコン薄膜トランジスタの完成となる。As the gate insulating film 70, plasma CVD
The SiO 2 film is deposited at 500
From about 1000 °. Then, for example, Ta is formed as the gate electrode 80 by a 3000 ° sputtering method, and patterning is performed. After the gate electrode 80 is formed, an impurity imparting N conductivity type or P conductivity type in a self-aligned manner is added to the polycrystalline silicon film 60 by an ion doping method, so that the source region 60a and the drain region 60 are formed.
b is formed. After depositing SiO 2 as an interlayer insulating film 90 by a plasma CVD method, a contact hole is opened, a source electrode 100 and a drain electrode 110 are formed, and a polycrystalline silicon thin film transistor is completed.
【0030】なお、実施例2及び3では、多結晶シリコ
ン膜60やアモルファスシリコン膜130をランプアニ
ールする際に、メタルハライドランプを光源として用い
たが、キセノンランプや水銀ランプ等の他のUVラン
プ、及び、エキシマランプやハロゲンランプを光源とし
て用いても同様の効果が得られる。In the embodiments 2 and 3, the metal halide lamp was used as the light source when the polycrystalline silicon film 60 and the amorphous silicon film 130 were subjected to lamp annealing, but other UV lamps such as a xenon lamp and a mercury lamp were used. The same effect can be obtained by using an excimer lamp or a halogen lamp as a light source.
【0031】また、ランプアニールする前に予め基板を
加熱することによって、基板の急激な温度変化を抑えて
形状変形を小さくすることができ、また、薄膜のクラッ
クも抑制することができる。Further, by heating the substrate in advance before lamp annealing, a rapid temperature change of the substrate can be suppressed to reduce the shape deformation, and the crack of the thin film can be suppressed.
【0032】[0032]
【発明の効果】以上のように、本発明によればアンダー
コートSiO2膜もしくはその上の半導体膜を選択的に
加熱することによって、注入した窒素を結晶化し、固定
電荷の少ないSiNxを形成することができる。これに
よって、トランジスタ特性を変化させることなく、ガラ
ス基板からの不純物の拡散を防ぎ、薄膜トランジスタの
信頼性が向上するという有利な効果が得られる。As described above, according to the present invention, by selectively heating the undercoat SiO 2 film or the semiconductor film thereon, the injected nitrogen is crystallized to form SiNx having a small fixed charge. be able to. This has the advantageous effect of preventing the diffusion of impurities from the glass substrate without changing the transistor characteristics and improving the reliability of the thin film transistor.
【図1】本発明にかかる第1実施例を示す図FIG. 1 is a diagram showing a first embodiment according to the present invention.
【図2】本発明にかかる第2実施例を示す図FIG. 2 is a diagram showing a second embodiment according to the present invention.
【図3】本発明にかかる第3実施例を示す図FIG. 3 is a diagram showing a third embodiment according to the present invention.
10 ガラス基板 20 アンダーコートSiO2 30 注入された窒素 40 ランプ光 50 SiNx 60 多結晶シリコン 60a ソース領域 60b ドレイン領域 70 ゲート絶縁膜 80 ゲート電極 90 層間絶縁膜 100 ソース電極 110 ドレイン電極 120 レーザ光 130 アモルファスシリコン10 glass substrate 20 undercoat SiO 2 30 implanted nitrogen 40 lamp light 50 SiN x 60 polycrystalline silicon 60a source region 60b drain region 70 a gate insulating film 80 gate electrode 90 interlayer insulating film 100 source electrode 110 drain electrode 120 laser beam 130 Amorphous silicon
───────────────────────────────────────────────────── 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 29/78 627G (72)発明者 井土 眞澄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 2H092 KA04 KA07 KA12 KA16 KA18 KB21 MA03 MA08 MA13 MA17 MA22 MA29 MA30 MA35 MA37 NA25 NA27 NA29 PA01 5F058 BA05 BA20 BB04 BB07 BC08 BF76 BF78 BF80 BJ10 5F110 AA26 BB01 CC02 DD02 DD13 DD14 DD17 EE04 FF02 FF29 FF30 GG02 GG13 GG44 GG45 PP02 PP03 PP35 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 29/78 627G (72) Inventor Masumi Ido 1006 Ojidoma, Kazuma, Osaka Pref. Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Terms (reference) 2H092 KA04 KA07 KA12 KA16 KA18 KB21 MA03 MA08 MA13 MA17 MA22 MA29 MA30 MA35 MA37 NA25 NA27 NA29 PA01 5F058 BA05 BA20 BB04 BB07 BC08 BF76 BF78 BF80 BJ10 5F110 AA26 BB01 GG17 FF30 DD02 DD02 DD13 DD14 PP02 PP03 PP35
Claims (13)
スタの製造方法において、アンダーコートSiO2膜を
形成する工程と、前記アンダーコートSiO2膜に窒素
を注入する工程を含み、窒素注入後に前記アンダーコー
トSiO2膜が吸収する波長領域に適合する光源により
ランプアニールすることを特徴とする多結晶シリコン薄
膜トランジスタの製造方法。1. A method of manufacturing a polycrystalline silicon thin film transistor on a transparent substrate, comprising: a step of forming an undercoat SiO 2 film; and a step of injecting nitrogen into the undercoat SiO 2 film. A method of manufacturing a polycrystalline silicon thin film transistor, comprising performing lamp annealing with a light source adapted to a wavelength region absorbed by an SiO 2 film.
スタの製造方法において、アンダーコートSiO2膜を
形成する工程と、前記アンダーコートSiO2膜に窒素
を注入する工程と、プラズマCVD法によって多結晶シ
リコン膜を形成する工程とを含み、前記多結晶シリコン
膜を形成した後に、多結晶シリコン膜で吸収される波長
領域に適合する光源によりランプアニールすることを特
徴とする多結晶シリコン薄膜トランジスタの製造方法。2. A method for producing polycrystalline silicon thin film transistor on a transparent substrate, forming an undercoat SiO 2 film, a step of injecting nitrogen into the undercoat SiO 2 film, the polycrystalline silicon by a plasma CVD method Forming a film, and after forming the polycrystalline silicon film, performing lamp annealing with a light source suitable for a wavelength region absorbed by the polycrystalline silicon film.
るいはそれらの混合物を含む雰囲気中でランプアニール
することを特徴とする請求項2記載の多結晶シリコン薄
膜トランジスタの製造方法。3. The method according to claim 2, wherein the lamp annealing is performed in an atmosphere containing a hydrogen nitride compound, a nitric oxide compound or a mixture thereof.
るいはそれらの混合物を含む雰囲気ガスをプラズマ分解
してランプアニールすることを特徴とする請求項3記載
の多結晶シリコン薄膜トランジスタの製造方法。4. A method for manufacturing a polycrystalline silicon thin film transistor according to claim 3, wherein an atmosphere gas containing a hydrogen nitride compound, a nitrogen oxide compound or a mixture thereof is plasma-decomposed and lamp-annealed.
スタの製造方法において、アンダーコートSiO2膜を
形成する工程と、前記アンダーコートSiO2膜に窒素
を注入する工程と、プラズマCVD法によって多結晶シ
リコン膜を形成する工程とを含み、前記多結晶シリコン
膜を形成した後に、エキシマーレーザアニールすること
を特徴とする多結晶シリコン薄膜トランジスタの製造方
法。5. A method of manufacturing a polycrystalline silicon thin film transistor on a transparent substrate, comprising: a step of forming an undercoat SiO 2 film; a step of injecting nitrogen into the undercoat SiO 2 film; Forming a polycrystalline silicon film, followed by excimer laser annealing after forming the polycrystalline silicon film.
スタの製造方法において、アンダーコートSiO2膜を
形成する工程と、前記アンダーコートSiO2膜に窒素
を注入する工程と、プラズマCVD法によってアモルフ
ァスシリコン膜を形成する工程とを含み、前記アモルフ
ァスシリコン膜を形成した後に、エキシマーレーザアニ
ールを行うことを特徴とする多結晶シリコン薄膜トラン
ジスタの製造方法。6. The method for producing polycrystalline silicon thin film transistor on a transparent substrate, forming an undercoat SiO 2 film, a step of injecting nitrogen into the undercoat SiO 2 film, an amorphous silicon film by a plasma CVD method Forming a polycrystalline silicon thin film, after forming the amorphous silicon film, performing excimer laser annealing.
スタの製造方法において、アンダーコートSiO2膜を
形成する工程と、前記アンダーコートSiO2膜に窒素
を注入する工程と、プラズマCVD法によってアモルフ
ァスシリコン膜を形成する工程とを含み、前記アモルフ
ァスシリコン膜を形成した後に、アモルファスシリコン
膜で吸収される波長領域に適合する光源によりランプア
ニールを行うことを特徴とする多結晶シリコン薄膜トラ
ンジスタの製造方法。7. The method for producing polycrystalline silicon thin film transistor on a transparent substrate, forming an undercoat SiO 2 film, a step of injecting nitrogen into the undercoat SiO 2 film, an amorphous silicon film by a plasma CVD method Forming a polycrystalline silicon thin film transistor, wherein after the amorphous silicon film is formed, lamp annealing is performed with a light source adapted to a wavelength region absorbed by the amorphous silicon film.
ルと第2の温度によるアニールからなることを特徴とす
る請求項7記載の多結晶シリコン薄膜トランジスタの製
造方法。8. The method according to claim 7, wherein the lamp annealing comprises annealing at a first temperature and annealing at a second temperature.
第2の温度が600℃〜750℃であることを特徴とす
る請求項8記載の多結晶シリコン薄膜トランジスタの製
造方法。9. The method according to claim 1, wherein the first temperature is between 400 ° C. and 550 ° C.
9. The method according to claim 8, wherein the second temperature is in a range of 600 [deg.] C. to 750 [deg.] C.
板を予め加熱する工程を含むことを特徴とする請求項1
から4,7から9のいずれかに記載の多結晶シリコン薄
膜トランジスタの製造方法。10. The lamp annealing step includes a step of preheating the substrate before annealing.
10. The method for manufacturing a polycrystalline silicon thin film transistor according to any one of the above items.
プ、メタルハライドランプ、キセノンランプ等のUVラ
ンプであることを特徴とする請求項1から4,7から9
のいずれかに記載の多結晶シリコン薄膜トランジスタの
製造方法。11. A light source for lamp annealing is a UV lamp such as a high-pressure mercury lamp, a metal halide lamp, and a xenon lamp.
The method for manufacturing a polycrystalline silicon thin film transistor according to any one of the above.
プであることを特徴とする請求項1から4,7から9の
いずれかに記載の多結晶シリコン薄膜トランジスタの製
造方法。12. The method of manufacturing a polycrystalline silicon thin film transistor according to claim 1, wherein a light source of the lamp annealing is a halogen lamp.
プであることを特徴とする請求項1から4,7から9の
いずれかに記載の多結晶シリコン薄膜トランジスタの製
造方法。13. The method of manufacturing a polycrystalline silicon thin film transistor according to claim 1, wherein a light source of the lamp annealing is an excimer lamp.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29965299A JP2001119036A (en) | 1999-10-21 | 1999-10-21 | Method for manufacturing thin-film transistor |
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JP29965299A JP2001119036A (en) | 1999-10-21 | 1999-10-21 | Method for manufacturing thin-film transistor |
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2010087320A1 (en) * | 2009-01-27 | 2010-08-05 | 株式会社 アルバック | Solar cell and method for manufacturing solar cell |
-
1999
- 1999-10-21 JP JP29965299A patent/JP2001119036A/en active Pending
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WO2010087320A1 (en) * | 2009-01-27 | 2010-08-05 | 株式会社 アルバック | Solar cell and method for manufacturing solar cell |
JPWO2010087320A1 (en) * | 2009-01-27 | 2012-08-02 | 株式会社アルバック | Solar cell and method for manufacturing solar cell |
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