JP2001119037A - Semiconductor device - Google Patents

Semiconductor device

Info

Publication number
JP2001119037A
JP2001119037A JP2000249314A JP2000249314A JP2001119037A JP 2001119037 A JP2001119037 A JP 2001119037A JP 2000249314 A JP2000249314 A JP 2000249314A JP 2000249314 A JP2000249314 A JP 2000249314A JP 2001119037 A JP2001119037 A JP 2001119037A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
tft
region
silicon
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP2000249314A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
Koyu Cho
宏勇 張
Yasuhiko Takemura
保彦 竹村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority to JP2000249314A priority Critical patent/JP2001119037A/en
Publication of JP2001119037A publication Critical patent/JP2001119037A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a semiconductor device having improved characteristics and reliability. SOLUTION: This semiconductor device is provided with an insulation substrate, a semiconductor film containing a region that is formed at the upper portion of the insulation substrate and has added P-type or N-type impurities, a gate insulation film that is formed in contact with the semiconductor film, a gate electrode where a side surface formed in contact with the gate insulation film is into a tapered shape, an interlayer insulation film formed at the upper portion of the gate electrode, and wiring that is formed on the interlayer insulation film and is connected to a region, where the P-type or N-type impurities have been added.

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、450℃以下の低
温で絶縁基板上に絶縁ゲイト型半導体装置およびそれら
が多数形成された集積回路を歩留りよく形成する方法、
およびそのような方法によって形成された半導体装置に
関する。本発明による半導体装置は、液晶ディスプレー
等のアクティブマトリクスやイメージセンサー等の駆動
回路、あるいはSOI集積回路や従来の半導体集積回路
(マイクロプロセッサーやマイクロコントローラ、マイ
クロコンピュータ、あるいは半導体メモリー等)におけ
る薄膜トランジスタとして使用されるものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for forming an insulating gate type semiconductor device on an insulating substrate at a low temperature of 450 ° C. or less and an integrated circuit in which many of them are formed with good yield.
And a semiconductor device formed by such a method. The semiconductor device according to the present invention is used as a drive circuit for an active matrix such as a liquid crystal display, an image sensor, or the like, or as a thin film transistor in an SOI integrated circuit or a conventional semiconductor integrated circuit (a microprocessor, a microcontroller, a microcomputer, a semiconductor memory, or the like). Is what is done.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、絶縁基板上に絶縁ゲイト型半導体
装置(MOSFET)を形成する研究が盛んに成されて
いる。このように絶縁基板上に半導体集積回路を形成す
ることは回路の高速駆動の上で有利である。なぜなら、
従来の半導体集積回路の速度は主として配線と基板との
容量(浮遊容量)によって制限されていたのに対し、絶
縁基板上ではこのような浮遊容量が存在しないからであ
る。このように絶縁基板上に形成され、薄膜状の活性層
を有するMOSFETを薄膜トランジスタ(TFT)と
いう。従来の半導体集積回路においても、例えばSRA
Mの負荷トランジスタとしてTFTが使用されている。
2. Description of the Related Art In recent years, research on forming an insulated gate semiconductor device (MOSFET) on an insulating substrate has been actively conducted. Forming a semiconductor integrated circuit on an insulating substrate in this manner is advantageous in driving the circuit at high speed. Because
This is because the speed of the conventional semiconductor integrated circuit is mainly limited by the capacitance (floating capacitance) between the wiring and the substrate, but such a floating capacitance does not exist on the insulating substrate. A MOSFET formed on an insulating substrate and having a thin-film active layer is called a thin film transistor (TFT). In a conventional semiconductor integrated circuit, for example, SRA
A TFT is used as the M load transistor.

【0003】また、最近になって、透明な基板上に半導
体集積回路を形成する必要のある製品が出現した。例え
ば、液晶ディスプレーやイメージセンサーというような
光デバイスの駆動回路である。ここにもTFTが用いら
れている。これらの回路は大面積に形成することが要求
されるのでTFT作製プロセスの低温化が求められてい
る。また、例えば、絶縁基板上に多数の端子を有する装
置で、該端子を半導体集積回路に接続する必要がある場
合にも、実装密度を低減するために、半導体集積回路の
最初の方の段、あるいは半導体集積回路そのものを、同
じ絶縁基板上にモノリシックに形成することも考えられ
ている。
[0003] Recently, a product that requires a semiconductor integrated circuit to be formed on a transparent substrate has appeared. For example, a driving circuit for an optical device such as a liquid crystal display or an image sensor. Here also, a TFT is used. Since these circuits are required to be formed in a large area, a lower temperature of the TFT manufacturing process is required. Also, for example, in a device having a large number of terminals on an insulating substrate, even when the terminals need to be connected to the semiconductor integrated circuit, in order to reduce the packaging density, the first stage of the semiconductor integrated circuit, Alternatively, it has been considered to form the semiconductor integrated circuit itself monolithically on the same insulating substrate.

【0004】従来、TFTは、アモルファスもしくはセ
ミアモルファス、あるいは微結晶の半導体被膜を450
℃〜1200℃の温度でアニールすることによって、結
晶性を改善し、良質な(すなわち、移動度の十分に大き
な)半導体被膜に改善することがなされてきた。半導体
被膜にアモルファス材料を使用するアモルファスTFT
もあるが、移動度が5cm2 /Vs以下、通常は1cm
2 /Vs程度と小さく、動作速度の点から、また、Pチ
ャネル型のTFTが得られない点からその利用は大きく
制限されている。移動度が5cm2 /Vs以上のTFT
を得るには、上記のような温度でのアニールが必要であ
った。また、このようなアニールによってPチャネル型
TFT(PTFT)を形成することができた。
Conventionally, a TFT has been coated with an amorphous, semi-amorphous, or microcrystalline semiconductor film.
Annealing at a temperature of from 1 to 1200 ° C. has improved the crystallinity and improved the quality of the semiconductor film (that is, the mobility is sufficiently large). Amorphous TFT using amorphous material for semiconductor coating
Although mobility is less than 5 cm 2 / Vs, usually 1 cm
Its use is greatly limited because it is as small as about 2 / Vs, the operation speed is low, and the P-channel type TFT cannot be obtained. TFT with mobility of 5 cm 2 / Vs or more
In order to obtain the above, annealing at the above temperature was necessary. Further, a P-channel TFT (PTFT) could be formed by such annealing.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな熱的なプロセスでは、基板材料が著しい制約を受け
た。すなわち、いわゆる高温プロセス(最高プロセス温
度が900〜1200℃のプロセス)では、ゲイト酸化
膜として質のよい熱酸化膜が使用できるのであるが、基
板は石英やサファイヤ、スピネルのような高価で大面積
化の困難な材料しか使用できなかった。
However, in such a thermal process, the substrate material is significantly restricted. In other words, in a so-called high-temperature process (a process in which the maximum process temperature is 900 to 1200 ° C.), a high-quality thermal oxide film can be used as the gate oxide film. Only materials that were difficult to convert could be used.

【0006】これに対し、低温プロセス(最高プロセス
温度が450〜750℃のプロセス)では、高温プロセ
スよりも基板材料の選択の巾は広がるが、長時間のアニ
ールを要することと、熱的な要因による歪みや縮みが問
題となっている。本発明は、以上のような問題に鑑みて
なされたもので、最高プロセス温度が450℃以下であ
り、以上のような基板材料の制約や、歪みや縮みの問題
を克服することを課題とする。
On the other hand, in a low-temperature process (a process in which the maximum process temperature is 450 to 750 ° C.), a wider range of substrate materials can be selected than in a high-temperature process. Distortion and shrinkage are problems. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has an object to overcome the above-described restrictions on substrate materials and the problems of distortion and shrinkage, in which the maximum process temperature is 450 ° C. or less. .

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明では、従来のよう
な熱平衡的なプロセスによってではなく、パルスレーザ
ー光またはそれと同様の強光の照射によって半導体被膜
の結晶性の改善をおこなうことを特徴とするものであ
る。この結果、もはや半導体被膜の結晶性を改善するた
めのアニールが最高プロセス温度を決定するのではな
く、その他の要因(例えば、水素化アニールやゲイト酸
化膜のアニール等)が最高プロセス温度を決定すること
となり、基板の選択の巾は著しく改善される。
The present invention is characterized in that the crystallinity of a semiconductor film is improved not by a conventional thermal equilibrium process but by irradiation of a pulsed laser beam or similar intense light. Is what you do. As a result, annealing to improve the crystallinity of the semiconductor coating no longer determines the maximum process temperature, but other factors (eg, hydrogenation anneal, gate oxide anneal, etc.) determine the maximum process temperature. As a result, the range of substrate selection is significantly improved.

【0008】例えば、ソーダーガラスまたは無アルカリ
ガラス(例えば、コーニング7059ガラス)は、軟化
点が低く、従来はTFTをその上に形成して動作させる
ことは不可能とされてきたが、本発明によって適切な処
置を施せばTFTを動作させることが可能である。
For example, soda glass or alkali-free glass (for example, Corning 7059 glass) has a low softening point, and it has been conventionally impossible to form and operate a TFT thereon, but according to the present invention, With appropriate measures, the TFT can be operated.

【0009】本発明のプロセスは、絶縁基板上に半導体
被膜を形成する工程と、その上にレーザー光またはそれ
と同様の強光に対して透明な絶縁被膜を形成する工程
と、この積層膜にパルスレーザー光またはそれと同様の
強光を照射して、半導体被膜の結晶性を改善する工程
と、前記絶縁被膜を除去して、半導体被膜の表面にゲイ
ト絶縁膜を形成する工程と、さらに、ゲイト電極を形成
する工程と、このゲイト電極を主たるマスクとして自己
整合的に不純物元素をイオン注入やイオンドーピング等
の方法で半導体被膜に導入する工程と、さらにパルスレ
ーザー光またはそれと同様の強光を照射して、前記不純
物元素の導入過程で破壊された半導体被膜の結晶性を改
善せしめる工程とからなる。また、後の2つの工程は本
発明人等の出願であるレーザードーピング(例えば、特
願平4−100479)によって置き換えてもよい。本
発明においては、ゲイト電極・配線の材料としてはアル
ミニウム等の低抵抗の金属材料が好ましい。また、本発
明で使用するパルスレーザーとしては、KrF、Ar
F、XeCl、XeF等のエキシマーレーザーのような
紫外光レーザーが望ましい。また、前記絶縁基板と前記
半導体被膜には、窒化珪素、酸化アルミニウム及び窒化
アルミニウムから選ばれた材料からなる絶縁被膜、また
はこの絶縁被膜と酸化珪素膜の積層膜を設けるのが好ま
しい。この酸化珪素膜は300〜3000Å好ましくは
500〜1500Åである。前記窒化珪素、酸化アウミ
ニウム及び窒化アルミニウムから選ばれた材料からなる
絶縁被膜は300〜3000Å好ましくは1000〜2
000Åである。また、ハロゲン赤外線ランプ光を前記
強光として用いることができる。レーザー光と同等な強
光(パルス光)とは、結晶化に際して不純物の偏析を十
分行わない範囲での短い時間、一般的には5分以内で結
晶化をするための光エネルギーまたは光エネルギーと熱
の補助エネルギーを意味する。
The process of the present invention comprises a step of forming a semiconductor film on an insulating substrate, a step of forming an insulating film which is transparent to laser light or similar strong light thereon, and a step of forming a pulse on this laminated film. Irradiating a laser beam or a similar intense light thereon to improve the crystallinity of the semiconductor film; removing the insulating film to form a gate insulating film on the surface of the semiconductor film; A step of introducing an impurity element into a semiconductor film in a self-aligned manner by ion implantation or ion doping using the gate electrode as a main mask, and further irradiating a pulsed laser beam or similar intense light. And improving the crystallinity of the semiconductor film destroyed in the process of introducing the impurity element. Further, the latter two steps may be replaced by laser doping (for example, Japanese Patent Application No. 4-100479) filed by the present inventors. In the present invention, a low-resistance metal material such as aluminum is preferable as a material of the gate electrode and the wiring. The pulse laser used in the present invention includes KrF, Ar
An ultraviolet laser such as an excimer laser such as F, XeCl, or XeF is desirable. Preferably, the insulating substrate and the semiconductor film are provided with an insulating film made of a material selected from silicon nitride, aluminum oxide, and aluminum nitride, or a laminated film of the insulating film and a silicon oxide film. This silicon oxide film has a thickness of 300 to 3000 °, preferably 500 to 1500 °. The insulating film made of a material selected from the group consisting of silicon nitride, auminium oxide and aluminum nitride has a thickness of 300 to 3000 °, preferably 1000 to 2 °.
000. Further, halogen infrared lamp light can be used as the strong light. The intense light (pulse light) equivalent to laser light is light energy or light energy for crystallization within a short time within a range where impurities are not sufficiently segregated during crystallization, generally within 5 minutes. Means the auxiliary energy of heat.

【0010】本発明で特徴的なことは、レーザー光また
はそれと同様の強光による照射によって活性層の結晶性
を改善せしめる際に設けた保護層を除去して、ゲイト絶
縁膜は別の皮膜を用いるということである。この工程に
よって、TFTの諸特性を著しく向上させることができ
た。これは以下のように推測される。すなわち、このよ
うなアモルファス状態からの結晶化においては、界面が
必ずしも明らかでなく、界面には非化学量論比の化合物
が形成されていることがよくある。この場合にはシリコ
ンの多い酸化珪素が界面付近に形成されやすい。しか
し、このような非化学量論比の酸化珪素は絶縁体として
も、また半導体としても不十分な働きしかしない。絶縁
ゲイト型素子においては界面が重要であることは周知の
ことであるが、このような非化学量論比の酸化珪素を残
したままでは十分な特性は得られない。
A feature of the present invention is that the protective layer provided when the crystallinity of the active layer is improved by irradiation with laser light or similar intense light is removed, and another film is formed as the gate insulating film. It is to use. Through this process, various characteristics of the TFT could be significantly improved. This is assumed as follows. That is, in crystallization from such an amorphous state, the interface is not always clear, and a compound having a non-stoichiometric ratio is often formed at the interface. In this case, silicon oxide containing much silicon is likely to be formed near the interface. However, such a non-stoichiometric silicon oxide works only insufficiently as an insulator or a semiconductor. It is well known that the interface is important in an insulated gate element, but sufficient characteristics cannot be obtained if silicon oxide having such a non-stoichiometric ratio is left.

【0011】しかし、何の保護層も無いままにレーザー
光またはそれと同様の強光による照射をおこなえば皮膜
の表面の凹凸が激しく、十分な特性が得られない。本発
明のように、一度設けた保護層を除去してしまうという
ことは、前述の非化学量論比の酸化珪素をも除去してし
まうことであり、この結果、純粋に結晶性の良好なシリ
コンが界面に現れることとなる。特に保護層の除去には
フッ化水素酸等を用いてウェットエッチングをおこなう
と良好な結果が得られた。ドライエッチングでは、シリ
コン膜にダメージを与えるのに対し、ウェットエッチン
グでは、そのようなダメージが無いとともに、最表面の
シリコン原子のダングリングボンドが他のシリコン原子
と二重結合する前に弗素や水素で終端してしまって、極
めて安定な表面を形成するためであると考えられる。
However, if irradiation with laser light or similar strong light is performed without any protective layer, the surface of the film will have severe irregularities, and sufficient characteristics cannot be obtained. To remove the protective layer once provided as in the present invention means to also remove the above-mentioned non-stoichiometric silicon oxide. Silicon will appear at the interface. In particular, good results were obtained by performing wet etching using hydrofluoric acid or the like to remove the protective layer. While dry etching causes damage to the silicon film, wet etching does not cause such damage, and fluorine or hydrogen before the dangling bond of the outermost silicon atom double bonds with another silicon atom. It is thought that this is because the extremely stable surface is formed.

【0012】また、本発明においては、レーザー光また
はそれと同様の強光によるアニールによって形成される
結晶性のよい領域の深さを、本発明人等の発明である特
願平3−50793に記述されるように必要に応じて自
由に設定・変更し、結果として活性層を2層構造とし
て、ソース/ドレイン間のリーク電流を低減させるよう
な構造としてもよい。また、本発明においては、レーザ
ーまたは赤外線ランプによるアニールの際、基板を10
0〜500℃代表的には300〜400℃で補助加熱を
すると均一性が向上して好ましい。
In the present invention, the depth of a region having good crystallinity formed by annealing with laser light or similar strong light is described in Japanese Patent Application No. 50793/1991 by the present inventors. The active layer may be freely set or changed as required, and as a result, the active layer may have a two-layer structure to reduce the leak current between the source and the drain. Further, in the present invention, when annealing with a laser or infrared lamp,
Auxiliary heating at 0 to 500 ° C, typically 300 to 400 ° C, is preferable because uniformity is improved.

【0013】本発明の第1の応用例としては、アモルフ
ァスシリコン(a−Si)TFTを用いたアクティブマ
トリクス(AM)型の液晶表示装置(LCD)の周辺回
路がある。a−SiTFT−AMLCDは、基板として
無アルカリガラス(例えばコーニング7059)を用
い、通常400℃以下の温度でa−SiTFTを形成す
るのであるが、a−SiTFTは、OFF抵抗が高く、
アクティブマトリクスのスイッチング素子としては理想
的であるが、先にも述べたように動作速度が遅く、ま
た、CMOSが形成できないという理由から、周辺駆動
回路は単結晶集積回路(IC)を使用し、マトリクスの
端子をTAB等の方法でICの端子に接続している。し
かしながら、このような実装方法は、画素の大きさが小
さくなるにしたがって、困難なものとなり、また、実装
に要する費用がモジュールの大きな部分を占めるように
なった。
A first application example of the present invention is a peripheral circuit of an active matrix (AM) type liquid crystal display (LCD) using amorphous silicon (a-Si) TFT. The a-SiTFT-AMLCD uses an alkali-free glass (for example, Corning 7059) as a substrate and usually forms an a-SiTFT at a temperature of 400 ° C. or lower. However, the a-SiTFT has a high OFF resistance,
Although it is ideal as an active matrix switching element, the peripheral drive circuit uses a single crystal integrated circuit (IC) because the operation speed is slow and a CMOS cannot be formed as described above. The terminals of the matrix are connected to the terminals of the IC by a method such as TAB. However, such a mounting method becomes more difficult as the size of the pixel becomes smaller, and the cost required for mounting occupies a large part of the module.

【0014】しかしながら、従来のプロセスではマトリ
クスと同じ基板上に周辺回路を形成することは、熱的な
問題から困難であった。しかしながら、本発明によっ
て、a−SiTFTの形成に要する温度と同じ程度の温
度でより移動度の大きなTFTを形成することができる
ようになった。
However, in the conventional process, it is difficult to form a peripheral circuit on the same substrate as the matrix because of a thermal problem. However, according to the present invention, a TFT having higher mobility can be formed at the same temperature as that required for forming an a-Si TFT.

【0015】第2の応用例としては、無アルカリガラス
よりも安価なソーダガラス等の材料の上にTFTを形成
することである。この場合には、TFTをソーダガラス
に密着して形成すると、ガラス中に含まれるナトリウム
等の可動イオンが侵入するので、ガラス上には窒化珪素
もしくは酸化アルミニウムもしくは窒化アルミニウムを
主成分とする絶縁被膜を形成し、さらにその上に酸化珪
素等の材料で下地の絶縁膜を形成してから、本発明を適
用してTFTを形成することが望まれる。またより不良
を少なくするには、マトリクスのTFTとしては、NT
FTよりもPTFTを用いることが好まれる。なぜなら
ば、NTFTでは、基板から可動イオンが侵入した場合
にはチャネルが形成されてTFTが常時オン状態となる
が、PTFTでは、例え可動イオンが侵入してもチャネ
ルが形成されないからである。
A second application is to form a TFT on a material such as soda glass which is less expensive than non-alkali glass. In this case, when the TFT is formed in close contact with soda glass, mobile ions such as sodium contained in the glass penetrate, so that an insulating film containing silicon nitride, aluminum oxide, or aluminum nitride as a main component is formed on the glass. It is desired to form a TFT after forming a base insulating film thereon using a material such as silicon oxide. In order to further reduce defects, the matrix TFT should be NT
It is preferable to use a PTFT over an FT. This is because, in the case of NTFT, when mobile ions enter from the substrate, a channel is formed and the TFT is always on. On the other hand, in the case of PTFT, no channel is formed even if mobile ions enter.

【0016】第3の応用例としては、スタテッィクな駆
動をする単純マトリクスのLCDの周辺回路がある。例
えば、強誘電性液晶材料(FLC)は、メモリー性があ
るので、単純マトリクスであっても、高コントラストが
得られるが、従来は周辺回路はa−SiTFT−AML
CDと同じくICをTAB等の方法で接続していた。同
様に液晶のコレステリック相とネマティック相との間の
相変化を利用してスタティックな動作をおこなうLCD
も周辺回路をTAB接続していた。また、ネマティック
液晶と強誘電ポリマーを組み合わせることによってスタ
テッィクな駆動をおこなうLCD(例えば、特開昭61
−1152)も提案されているが、やはり周辺回路はT
AB接続されることが前提とされている。
As a third application example, there is a peripheral circuit of a simple matrix LCD which performs static driving. For example, since a ferroelectric liquid crystal material (FLC) has a memory property, a high contrast can be obtained even with a simple matrix, but conventionally, a peripheral circuit is a-SiTFT-AML.
Like the CD, the IC was connected by TAB or the like. Similarly, an LCD that performs a static operation using a phase change between a cholesteric phase and a nematic phase of a liquid crystal
Also, the peripheral circuits were connected by TAB. LCDs that perform static driving by combining a nematic liquid crystal and a ferroelectric polymer (for example, see
−1152) has also been proposed, but the peripheral circuit is still T
It is assumed that AB connection is established.

【0017】これらのLCDは単純マトリクスであるの
で、安価な基板を使用して大画面がえられると同時によ
り高精彩が得られることも特徴である。高精彩とするた
めには端子間のピッチを狭めなければならないが、そう
するとIC実装が困難となるという矛盾を抱えていた。
本発明によって、安価な基板であっても熱的な問題を気
にすること無く周辺回路をモノリシックに形成できる。
Since these LCDs are simple matrices, they are characterized in that a large screen can be obtained using an inexpensive substrate and higher definition can be obtained. In order to achieve high definition, the pitch between terminals must be narrowed, but this makes it difficult to mount ICs.
According to the present invention, a peripheral circuit can be formed monolithically without worrying about a thermal problem even with an inexpensive substrate.

【0018】第4の応用例としては、金属配線が形成さ
れた後の半導体集積回路において、TFTを形成する、
いわゆる3次元ICが上げられる。その他にも様々な応
用が可能である。
As a fourth application example, a TFT is formed in a semiconductor integrated circuit after a metal wiring is formed.
A so-called three-dimensional IC can be used. Various other applications are also possible.

【0019】[0019]

【実施例】〔実施例1〕 a−SiTFTを利用したア
クティブマトリクス(AM)型LCDの周辺回路を本発
明によって形成した例を示す。先に述べたように従来の
s−SiTFTのAMLCDは、周辺回路までは一体化
して形成することができなかったために、TAB接続に
よっていた。しかしながら、TAB法では、ICのコス
トと接続のためのコストが膨大で、パネルモジュールの
20%以上を占めるようになっていた。これを同一ガラ
ス基板上にモノリシックに形成することによってコスト
の削減を図った。
[Embodiment 1] An example in which a peripheral circuit of an active matrix (AM) type LCD using an a-Si TFT is formed according to the present invention will be described. As described above, the conventional s-SiTFT AMLCD is formed by TAB connection because the peripheral circuit cannot be integrally formed. However, in the TAB method, the cost of the IC and the cost for the connection are enormous, and occupy more than 20% of the panel module. This was monolithically formed on the same glass substrate to reduce costs.

【0020】まず、基板(コーニング7059、300
mm×300mmもしくは100mm×100mm)1
01上に下地酸化膜102として厚さ100〜300n
mの酸化珪素膜を形成した。この酸化膜の形成方法とし
ては、酸素雰囲気中でのスパッタ法やTEOSをプラズ
マCVD法で分解・堆積した膜を450〜650℃でア
ニールしてもよい。
First, a substrate (Corning 7059, 300
mm × 300mm or 100mm × 100mm) 1
01 as a base oxide film 102 having a thickness of 100 to 300 n
m silicon oxide film was formed. As a method of forming this oxide film, a film obtained by decomposing and depositing a TEOS by a plasma CVD method or a sputtering method in an oxygen atmosphere may be annealed at 450 to 650 ° C.

【0021】その後、プラズマCVD法やLPCVD法
によってアモルファス状のシリコン膜103を30〜1
50nm、好ましくは50〜100nm堆積し、さら
に、プラズマCVD法によって、保護層104として、
厚さ20〜100nm、好ましくは50〜70nmの酸
化珪素または窒化珪素膜を形成した。そして、図1
(A)に示すようにKrFエキシマーレーザー(波長2
48nm、パルス幅20nsec)を照射して、シリコ
ン膜103の結晶性を改善させた。レーザーのエネルギ
ー密度は200〜400mJ/cm2 、好ましくは25
0〜300mJ/cm 2 とした。このようにして形成さ
れたシリコン膜103の結晶性をラマン散乱分光法によ
って調べたところ、単結晶シリコンのピーク(521c
-1)とは異なって、515cm-1付近に比較的ブロー
ドなピークが観測された。レーザー照射の時、100〜
500℃に補助加熱をしておくと結晶の均一性が向上す
る。その後、水素中で350℃で2時間アニールした。
Thereafter, a plasma CVD method or an LPCVD method
The amorphous silicon film 103 by 30 to 1
Deposit 50 nm, preferably 50-100 nm.
Then, as a protective layer 104 by a plasma CVD method,
Acid having a thickness of 20 to 100 nm, preferably 50 to 70 nm
A silicon oxide or silicon nitride film was formed. And FIG.
As shown in (A), a KrF excimer laser (wavelength 2
Irradiation of 48 nm and pulse width of 20 nsec.
The crystallinity of the film 103 was improved. Laser energy
-Density is 200 to 400 mJ / cmTwo , Preferably 25
0-300mJ / cm Two And Formed in this way
The crystallinity of the etched silicon film 103 by Raman scattering spectroscopy.
The peak of single crystal silicon (521c
m-1) Different from 515cm-1Blow relatively near
Peak was observed. At the time of laser irradiation, 100 ~
Auxiliary heating at 500 ° C improves crystal uniformity
You. Thereafter, annealing was performed at 350 ° C. for 2 hours in hydrogen.

【0022】次に保護層104を除去して、シリコン層
103を露出せしめ、これを島状にパターニングして、
NTFT領域105とPTFT領域106を形成した。
さらに、酸素雰囲気中でのスパッタ法やTEOSをプラ
ズマCVD法で分解・堆積した膜を450〜650℃で
アニールする方法によって、ゲイト酸化膜107を形成
した。特に後者の方法を採用する場合には、本工程の温
度によって、基板に歪みや縮みが生じ、後のマスク合わ
せが困難となる恐れがあるので大面積基板を扱う場合に
は十分に注意しなければならない。また、スパッタ法で
は基板温度は150℃以下にできるが、膜中のダングリ
ングボンド等を減らして、固定電荷の影響を減らすため
に水素中で450℃程度のアニールをすることが望まし
い。
Next, the protective layer 104 is removed to expose the silicon layer 103, which is patterned into an island shape.
An NTFT region 105 and a PTFT region 106 were formed.
Further, a gate oxide film 107 was formed by a sputtering method in an oxygen atmosphere or a method of annealing a film obtained by decomposing and depositing TEOS by a plasma CVD method at 450 to 650 ° C. In particular, when using the latter method, the temperature in this step may cause distortion or shrinkage of the substrate, which may make subsequent mask alignment difficult.Therefore, care must be taken when handling large-area substrates. Must. Although the substrate temperature can be set to 150 ° C. or lower by sputtering, it is desirable to perform annealing at about 450 ° C. in hydrogen in order to reduce dangling bonds and the like in the film and reduce the influence of fixed charges.

【0023】その後、厚さ200nm〜5μmのアルミ
ニウム膜を電子ビーム蒸着法によって形成して、これを
パターニングし、図1(B)に示すようにゲイト電極1
08、109を形成した。なお、このとき同時にアクテ
ィブマトリクス部のTFT(逆スタガー型)のゲイト電
極110も形成される。
Thereafter, an aluminum film having a thickness of 200 nm to 5 μm is formed by an electron beam evaporation method, and this is patterned, and as shown in FIG.
08 and 109 were formed. At this time, a TFT (inverted stagger type) gate electrode 110 in the active matrix portion is also formed at the same time.

【0024】さらに、図1(C)に示すように、基板を
電解溶液に浸してゲイト電極に電流を通じ、その周囲に
陽極酸化物の層111〜113を形成した。なお、この
際には、本発明人等の発明である特願平4−3022
0、同4−38637および同4−54322に示され
る如く、周辺回路領域のTFT(すなわち、図の左側の
TFT)の陽極酸化膜を薄くして移動度を向上せしめ、
また、アクティブマトリクス部のTFT(すなわち、図
の右側の逆スタガー型TFT)の陽極酸化膜を厚くして
ゲイトリークを防止するという構成を取ることが望まし
い。本実施例では、いずれも陽極酸化膜の厚さは200
〜250nmとした。
Further, as shown in FIG. 1C, the substrate was immersed in an electrolytic solution, a current was passed through the gate electrode, and anodic oxide layers 111 to 113 were formed therearound. In this case, Japanese Patent Application No. Hei 4-3022, which was an invention of the present inventors, was made.
As shown in FIGS. 0, 4-38637 and 4-54322, the anodic oxide film of the TFT in the peripheral circuit region (that is, the TFT on the left side of the figure) is thinned to improve the mobility,
Further, it is desirable to adopt a configuration in which the anodized film of the TFT in the active matrix portion (that is, the inverted staggered TFT on the right side of the figure) is made thick to prevent gate leak. In this embodiment, the thickness of the anodic oxide film is 200
250250 nm.

【0025】その後、イオンドーピング法によって、各
TFTの島状シリコン膜中に、ゲイト電極部(すなわち
ゲイト電極とその周囲の陽極酸化膜)をマスクとして自
己整合的に不純物を注入した。この際には、最初に全面
にフォスフィン(PH3 )をドーピングガスとして燐を
注入し、その後、図の島状領域105だけをフォトレジ
ストで覆って、ジボラン(B26 )をドーピングガス
として、島状領域106だけに硼素を注入した。ドーズ
量は、燐は2〜8×1015cm-2、硼素は4〜10×1
15cm-2とし、硼素のドーズ量が燐を上回るように設
定した。
Thereafter, impurities were implanted into the island-like silicon film of each TFT in a self-aligned manner by using the gate electrode portion (that is, the gate electrode and the surrounding anodic oxide film) as a mask by ion doping. At this time, first, phosphorus is injected into the entire surface using phosphine (PH 3 ) as a doping gas, and then only the island-like region 105 in the figure is covered with a photoresist, and diborane (B 2 H 6 ) is used as a doping gas. , Boron was implanted only in the island region 106. The dose amount is 2 to 8 × 10 15 cm −2 for phosphorus and 4 to 10 × 1 for boron.
It was set to 0 15 cm -2 and the boron dose was set to be higher than that of phosphorus.

【0026】その後、図1(D)に示すようにKrFエ
キシマーレーザー(波長248nm、パルス幅20ns
ec)を照射して、上記不純物領域の導入によって、結
晶性の劣化した部分の結晶性を改善させた。レーザーの
エネルギー密度は200〜400mJ/cm2 、好まし
くは250〜300mJ/cm2 とした。このレーザー
照射の時、100〜500℃に補助加熱をしておくと結
晶の均一性が向上する。
Thereafter, as shown in FIG. 1D, a KrF excimer laser (wavelength: 248 nm, pulse width: 20 ns)
ec) was applied to improve the crystallinity of the portion where the crystallinity was deteriorated by introducing the impurity region. The energy density of the laser was 200 to 400 mJ / cm 2 , preferably 250 to 300 mJ / cm 2 . At the time of this laser irradiation, if the auxiliary heating is performed at 100 to 500 ° C., the uniformity of the crystal is improved.

【0027】この結果、N型の領域114、115、お
よびP型の領域116、117が形成された。これらの
領域のシート抵抗は200〜800Ω/□であった。そ
の後、全面に層間絶縁物118として、スパッタ法によ
って酸化珪素膜を厚さ300nm形成した。これは、プ
ラズマCVD法による窒化珪素膜であってもよい。この
膜は周辺回路では単なる層間絶縁物であるが、アクティ
ブマトリクス部ではTFTのゲイト絶縁膜となるので、
その作製には注意が必要である。
As a result, N-type regions 114 and 115 and P-type regions 116 and 117 were formed. The sheet resistance in these regions was 200 to 800 Ω / □. After that, a silicon oxide film having a thickness of 300 nm was formed over the entire surface as an interlayer insulator 118 by a sputtering method. This may be a silicon nitride film formed by a plasma CVD method. Although this film is merely an interlayer insulator in the peripheral circuit, it becomes a gate insulating film of the TFT in the active matrix portion.
Care must be taken in its fabrication.

【0028】その後、アクティブマトリクス部のゲイト
電極110上に厚さ20〜50nmのアモルファスシリ
コン層119を形成し、さらに、プラズマCVD法によ
って、a−SiTFTのソース/ドレインとなるマイク
ロクリスタル状のシリコン層(厚さ50〜100nm)
を形成し、これをパターニングして、ソース/ドレイン
120、121を作製した。
Thereafter, an amorphous silicon layer 119 having a thickness of 20 to 50 nm is formed on the gate electrode 110 in the active matrix portion, and a microcrystalline silicon layer serving as a source / drain of an a-Si TFT is formed by a plasma CVD method. (Thickness 50-100 nm)
Was formed and patterned to form source / drain 120 and 121.

【0029】その後、周辺回路部のTFTのソース/ド
レインにコンタクトホールを形成し、アルミニウム配線
122、123、124を形成した。この場合には、左
側のNTFTとPTFTでインバータ回路が形成されて
いることが示されている。さらに、アクティブマトリク
ス部のTFTには、透明導電材料(ITO等)で画素電
極125を形成した。最後に、水素中で350℃で2時
間アニールして、シリコン膜のダングリングボンドを減
らした。以上の工程によって周辺回路とアクティブマト
リクス回路を一体化して形成できた。なお、本実施例で
は、アクティブマトリクスのa−SiTFTとしては逆
スタガー型TFTを用いたが、これはa−Siは光照射
で導電率が変化するので、チャネル部に光が入射しない
ようにするためである。外光に対する十分な対策が施さ
れたならば、通常のプレーナー型のTFTとしてもよい
ことはいうまでもない。
Thereafter, contact holes were formed in the source / drain of the TFT in the peripheral circuit portion, and aluminum wirings 122, 123, and 124 were formed. In this case, the left NTFT and PTFT form an inverter circuit. Further, the pixel electrode 125 was formed of a transparent conductive material (such as ITO) on the TFT in the active matrix portion. Finally, annealing was performed at 350 ° C. for 2 hours in hydrogen to reduce dangling bonds in the silicon film. Through the above steps, the peripheral circuit and the active matrix circuit were integrally formed. In this embodiment, an inverted-staggered TFT is used as the a-Si TFT of the active matrix. However, since the conductivity of a-Si changes by light irradiation, light is prevented from entering the channel portion. That's why. If sufficient measures against external light are taken, it goes without saying that a normal planar type TFT may be used.

【0030】図6には、本実施例で作製した周辺駆動回
路部のTFTの特性の例を示す。これは、LPCVD法
で形成した厚さ50nmのシリコン膜上に、厚さ20n
mの保護層を形成し、真空中でKrFレーザーにて結晶
化させたものである。このときのレーザーのエネルギー
密度は250mJ/cm2 で、10ショット照射した。
さらに、保護層を除去した後、スパッタ法によって酸化
珪素膜を厚さ120nmだけ形成し、これをゲイト酸化
膜とした。そして、ゲイト電極を形成した後、陽極酸化
法によって、厚さ206nmの陽極酸化膜を形成し、こ
れをマスクとして、燐イオンを65keV、また、硼素
イオンを80keVに加速して、スルーインプラして、
不純物領域を自己整合的に形成し、さらに大気中でKr
Fレーザー(エネルギー密度300mJ/cm2 、10
ショット)を照射して活性化させた。
FIG. 6 shows an example of the characteristics of the TFT of the peripheral drive circuit section manufactured in this embodiment. This is because a 20 nm thick silicon film is formed on a 50 nm thick silicon film formed by LPCVD.
m is formed by forming a protective layer and crystallizing it with a KrF laser in a vacuum. The energy density of the laser at this time was 250 mJ / cm 2 , and 10 shots were irradiated.
Further, after removing the protective layer, a silicon oxide film having a thickness of 120 nm was formed by a sputtering method, and this was used as a gate oxide film. Then, after forming the gate electrode, an anodic oxide film having a thickness of 206 nm is formed by an anodic oxidation method, and by using this as a mask, phosphorus ions are accelerated to 65 keV and boron ions are accelerated to 80 keV, and through-implantation is performed. ,
Impurity regions are formed in a self-aligned manner, and Kr
F laser (energy density 300 mJ / cm 2 , 10
Shot) was activated.

【0031】図6(A)はNTFTを、同(B)はPT
FTの特性をそれぞれ示している。TFTのチャネルの
大きさは長さ3.5μm、幅15μmである。電界移動
度はNTFTでは60cm2 /Vs、PTFTでは30
cm2 /Vsに達した。また、TFTのON/OFFの
急峻性を示すS値はNTFTで0.42V/桁、PTF
Tで0.53V/桁、しきい値電圧はNTFTが3.9
V、PTFTが−5.4Vであった。ドレイン電圧を1
Vもしくは−1VとしたときのON/OFF比は、NT
FTで8.7桁、PTFTで6.9桁であった。
FIG. 6A shows an NTFT, and FIG. 6B shows a PTFT.
The characteristics of the FT are shown. The size of the TFT channel is 3.5 μm in length and 15 μm in width. The electric field mobility is 60 cm 2 / Vs for NTFT and 30 for PTFT.
cm 2 / Vs. The S value indicating the sharpness of the ON / OFF of the TFT is 0.42 V / digit for NTFT, and the PTF
0.53V / digit at T, threshold voltage of 3.9 for NTFT
V and PTFT were -5.4V. Set the drain voltage to 1
V / -1V, the ON / OFF ratio is NT
It was 8.7 digits for FT and 6.9 digits for PTFT.

【0032】〔実施例2〕 ソーダガラス基板上にアク
ティブマトリクスを形成した例を示す。基板201とし
てはソーダガラス基板(厚さ1.1mm、300×40
0mm)を使用した。ソーダガラスは多量のナトリウム
を含有するので、このナトリウムがTFT中に拡散しな
いようにプラズマCVD法で全面に厚さ5〜50nm、
好ましくは5〜20nmの窒化珪素膜202を形成し
た。このように、基板を窒化珪素または酸化アルミニウ
ムの皮膜でコーティングしてこれをブロッキング層とす
る技術は、本発明人等の出願である特願平3−2387
10、同3−238714に記述されている。また、膜
202は、窒化アルミニウムであってもよい。
Embodiment 2 An example in which an active matrix is formed on a soda glass substrate will be described. As the substrate 201, a soda glass substrate (thickness: 1.1 mm, 300 × 40
0 mm). Since soda glass contains a large amount of sodium, a thickness of 5 to 50 nm is applied to the entire surface by a plasma CVD method so that the sodium does not diffuse into the TFT.
Preferably, a silicon nitride film 202 of 5 to 20 nm is formed. As described above, the technique of coating a substrate with a film of silicon nitride or aluminum oxide and using the film as a blocking layer is disclosed in Japanese Patent Application No. 3-2387 filed by the present inventors.
10, 3-328714. Further, the film 202 may be aluminum nitride.

【0033】ついで下地酸化膜203(酸化珪素)を形
成した後、LPCVD法もしくはプラズマCVD法でシ
リコン膜204(厚さ30〜150nm、好ましくは3
0〜50nm)を形成し、さらに酸化珪素の保護層20
5を形成した。そして、図2(A)に示すようにKrF
レーザー光を照射して、このシリコン膜204の結晶性
を改善せしめた。しかし、このときにはレーザー光のエ
ネルギー密度は150〜200mJ/cm2 と、実施例
1の場合よりも若干、低めに設定し、また、ショット数
も10回とした。その結果、この時に得られたシリコン
膜の結晶性は実施例1のものよりもアモルファスに近い
ものであった。実際に、この状態で得られるシリコン膜
の正孔の電界移動度は、3〜10cm2 /Vsと実施例
1のものに比して小さかった。
Next, after forming a base oxide film 203 (silicon oxide), a silicon film 204 (thickness: 30 to 150 nm, preferably 3 nm) is formed by LPCVD or plasma CVD.
0 to 50 nm), and a protective layer 20 of silicon oxide.
5 was formed. Then, as shown in FIG.
The crystallinity of the silicon film 204 was improved by irradiating a laser beam. However, at this time, the energy density of the laser beam was set to 150 to 200 mJ / cm 2 , which was slightly lower than that in Example 1, and the number of shots was set to 10 times. As a result, the crystallinity of the silicon film obtained at this time was closer to amorphous than that of Example 1. Actually, the electric field mobility of the holes of the silicon film obtained in this state was 3 to 10 cm 2 / Vs, which was smaller than that of Example 1.

【0034】次に、保護層を除去して、シリコン膜を島
状の領域206にパターニングし、スパッタ法によって
厚さ50〜300nm、好ましくは70〜150nmの
ゲイト酸化膜207を形成した。また、実施例1と同じ
要領でアルミニウムのゲイト電極208を形成して、そ
の周囲を陽極酸化物209で被覆した。この様子を図2
(B)に示す。
Next, the protective layer was removed, the silicon film was patterned into island-like regions 206, and a gate oxide film 207 having a thickness of 50 to 300 nm, preferably 70 to 150 nm was formed by sputtering. Further, an aluminum gate electrode 208 was formed in the same manner as in Example 1, and the periphery was covered with an anodic oxide 209. Figure 2 shows this situation.
It is shown in (B).

【0035】その後、P型の不純物として、硼素をイオ
ンドーピング法でシリコン層に自己整合的に注入し、T
FTのソース/ドレイン210、211を形成し、さら
に、図2(C)に示すように、これにKrFレーザー光
を照射して、このイオンドーピングのために結晶性の劣
化したシリコン膜の結晶性を改善せしめた。しかし、こ
のときにはレーザー光のエネルギー密度は250〜30
0mJ/cm2 と高めに設定した。このため、このTF
Tのソース/ドレインのシート抵抗は400〜800Ω
/□と、実施例1のものと同等であった。
Thereafter, boron as a P-type impurity is implanted into the silicon layer by ion doping in a self-aligned manner.
The source / drain 210 and 211 of FT are formed, and further, as shown in FIG. 2C, KrF laser light is applied to the source / drain 210 and 211 to reduce the crystallinity of the silicon film whose crystallinity is deteriorated due to the ion doping. Was improved. However, at this time, the energy density of the laser beam is 250 to 30.
It was set as high as 0 mJ / cm 2 . Therefore, this TF
The source / drain sheet resistance of T is 400-800Ω
/ □ was equivalent to that of Example 1.

【0036】このように、活性層の電界移動度は小さか
ったが、これはアクティブマトリクスのTFTとして使
用するには都合のよいものである。すなわち、ON抵抗
も高いが、OFF抵抗がそれ以上に十分に高いので、従
来のような補助容量を設ける必要がない。特に、ナトリ
ウム等の可動イオンはNチャネル型のMOSでは、リー
ク電流の原因となったが、本実施例ではPチャネル型で
あるので、何ら問題はない。
As described above, although the electric field mobility of the active layer is small, this is convenient for use as an active matrix TFT. That is, although the ON resistance is high, the OFF resistance is sufficiently higher than that, so that it is not necessary to provide an auxiliary capacitor as in the related art. In particular, mobile ions such as sodium cause a leak current in an N-channel MOS, but there is no problem since the present embodiment is a P-channel MOS.

【0037】また、本実施例では最高プロセス温度が窒
化珪素膜あるいは酸化珪素膜作製の際の350℃が限界
で、それ以上の高温ではソーダガラスが軟化する。この
ような著しく低温でのプロセスを要求される場合にはゲ
イト酸化膜の欠陥が問題となる。実施例1の場合には基
板の耐熱性は比較的良好であったので、ゲイト酸化膜を
450℃までの温度でアニールすることができたが、ソ
ーダガラス基板ではそれは不可能である。結果的にはゲ
イト酸化膜中には固定電荷が多数残されることとなる。
この場合の固定電荷は主として正の電荷である。したが
って、Nチャネル型のMOSでは、この固定電荷の影響
でソース/ドレイン間のリークが大きく、実際に使用で
きない。しかし、Pチャネル型のMOSでは、固定電荷
はしきい値電圧に対しては影響があるが、アクティブマ
トリクスの動作で不可欠な低リークという特性は守られ
る。一方、ソース/ドレインは高いエネルギーのレーザ
ーでアニールされたので、シート抵抗が小さく、信号の
遅延が抑えられる。
In this embodiment, the maximum process temperature is limited to 350 ° C. for forming a silicon nitride film or a silicon oxide film. At a higher temperature, the soda glass is softened. When a process at such a remarkably low temperature is required, a defect of the gate oxide film becomes a problem. In the case of Example 1, since the heat resistance of the substrate was relatively good, the gate oxide film could be annealed at a temperature up to 450 ° C., but this is not possible with a soda glass substrate. As a result, many fixed charges are left in the gate oxide film.
The fixed charge in this case is mainly a positive charge. Therefore, in the N-channel type MOS, the leak between the source and the drain is large due to the influence of the fixed charge, and the MOS cannot be actually used. However, in the P-channel type MOS, although the fixed charge has an effect on the threshold voltage, the characteristic of low leakage which is indispensable for the operation of the active matrix is maintained. On the other hand, since the source / drain is annealed with a high energy laser, the sheet resistance is small and the signal delay is suppressed.

【0038】その後、ポリイミドによって層間絶縁物2
12を形成し、さらに、画素電極213をITOによっ
て形成した。そして、コンタクトホールを形成して、T
FTのソース/ドレイン領域にアルミニウムで電極21
4、215を形成し、このうち一方の電極215はIT
Oにも接続するようにした。最後に、水素中で300℃
で2時間アニールして、シリコンの水素化を完了した。
After that, the interlayer insulator 2 is made of polyimide.
12, and the pixel electrode 213 was formed by ITO. Then, a contact hole is formed, and T
Electrode 21 made of aluminum on the source / drain region of FT
4, 215 are formed, and one of the electrodes 215 is IT
O was also connected. Finally, in hydrogen at 300 ° C
For 2 hours to complete the hydrogenation of silicon.

【0039】このようにして作製した1枚の基板上にア
クティブマトリクスを4個形成し、これを分断して4枚
のアクティブマトリクスパネルを取り出した。本実施例
で得られたアクティブマトリクスには周辺回路が付属し
ていないので、周辺回路は駆動用のICをTAB等の方
法で接続しなければならない。しかし、基板が従来のa
−SiTFT−AMLCDで使用されていた無アルカリ
ガラス基板よりも安価なソーダガラスであるのでコスト
的には十分に採算が合う。特に大画面で高精彩なパネル
には本実施例で作製したパネルが適していた。図11
に、得られたアクティブマトリックスの概略図を示す。
952がアクティブマトリックスで、951が周辺回路
である。周辺回路951は、ドライバTFTとシフトレ
ジスタを有する。953はアクティブマトリックスの画
素であり、956はアクティブマトリックスのTFT、
954は液晶層、955は補助容量である。
Four active matrices were formed on one substrate thus manufactured, and the four active matrices were cut out to take out four active matrix panels. Since a peripheral circuit is not attached to the active matrix obtained in this embodiment, the peripheral circuit must connect a driving IC by TAB or the like. However, if the substrate is a conventional a
-Soda glass is cheaper than the non-alkali glass substrate used in the SiTFT-AMLCD, so it is sufficiently profitable in terms of cost. In particular, the panel manufactured in this example was suitable for a large screen and high definition panel. FIG.
FIG. 1 shows a schematic diagram of the obtained active matrix.
Reference numeral 952 denotes an active matrix, and 951 denotes a peripheral circuit. The peripheral circuit 951 has a driver TFT and a shift register. 953 is an active matrix pixel, 956 is an active matrix TFT,
954 is a liquid crystal layer, and 955 is an auxiliary capacitance.

【0040】例えば、従来のa−SiTFTでは移動度
が0.5〜1.0cm2 /Vs程度であったので、行数
が1000を越えるような大規模なマトリクスには使用
できなかった。しかし、本実施例ではa−Siよりも3
〜10倍も移動度が大きいので何ら問題がないだけでな
く、アナログ的な階調表示にも十分に反応できる。ま
た、ゲイト線もデータ線もアルミニウムであるので特に
対角が20インチを越えるような大きな画面では、信号
の遅延や減衰が著しく低減できる。
For example, since the mobility of the conventional a-Si TFT is about 0.5 to 1.0 cm 2 / Vs, it cannot be used for a large-scale matrix having more than 1000 rows. However, in the present embodiment, it is 3 times higher than a-Si.
Since the mobility is as large as 10 to 10 times, not only there is no problem but also it can sufficiently respond to analog gradation display. In addition, since both the gate line and the data line are made of aluminum, signal delay and attenuation can be significantly reduced, especially on a large screen having a diagonal exceeding 20 inches.

【0041】〔実施例3〕本実施例では、強誘電性ポリ
マーの持つ、ダイオード特性とメモリー特性を利用した
高コントラストLCDにおいて、周辺回路を基板上に一
体化して形成することによってコストの削減を図った例
を示す。このような構成を有するLCDは、例えば、特
願昭61−1152に記述される。
Embodiment 3 In this embodiment, in a high-contrast LCD utilizing the diode characteristics and the memory characteristics of a ferroelectric polymer, the cost can be reduced by integrally forming the peripheral circuits on a substrate. An example is shown. An LCD having such a configuration is described in, for example, Japanese Patent Application No. 61-1152.

【0042】このLCDは、半スタティックな動作が可
能であるため、TN液晶を用いた単純マトリクスであっ
ても非常にコントラストの高い表示が可能である。ま
た、MIM型の非線型素子のような作製上の問題は少な
い。この動作原理は図4に示される。
Since this LCD can perform a semi-static operation, it can display a very high contrast even with a simple matrix using a TN liquid crystal. In addition, there are few problems in manufacturing such as the MIM type non-linear element. This operating principle is illustrated in FIG.

【0043】一般の強誘電体は、図4(A)に示すよう
にE(電場)−D(電束密度)特性はヒステリシスを示
す。すなわち、強誘電体内ではある大きさの外部電場が
印加されるまで常に一定の分極が生じているのである
が、ある大きさ以上の電場が印加されると内部の分極が
反転する。この際には電気回路的には電荷の移動、すな
わち電流が生じる。例えば、強誘電体をはさんだコンデ
ンサー(FE)と液晶等の材料をはさんだコンデンサー
(LC、容量をCとする)を直列に接続する回路を考え
てみる。実際には、強誘電体のコンデンサーには並列に
比較的大きな抵抗Rが入っていることが多い。したがっ
て、実際の回路は図4(C)のようになる。ここで、F
Eはコンデンサーだけでなく、並列に非線型な抵抗成分
も有していることに注意しなければならない。そして、
このような回路に交流を印加して、回路に流れ込む電流
の変化を調べると図4(B)のように、やはりヒステリ
シスを有する非線型な特性が得られる。
As shown in FIG. 4A, a general ferroelectric substance has a hysteresis in the E (electric field) -D (electric flux density) characteristic. That is, a constant polarization is always generated in the ferroelectric material until an external electric field of a certain magnitude is applied, but when an electric field of a certain magnitude or more is applied, the internal polarization is reversed. In this case, movement of electric charge, that is, electric current occurs in an electric circuit. For example, consider a circuit in which a capacitor (FE) sandwiching a ferroelectric and a capacitor (LC, capacity is C) sandwiching a material such as liquid crystal are connected in series. In practice, a ferroelectric capacitor often includes a relatively large resistance R in parallel. Therefore, an actual circuit is as shown in FIG. Where F
It should be noted that E has not only a capacitor but also a non-linear resistance component in parallel. And
When a change in current flowing into the circuit is examined by applying an alternating current to such a circuit, a non-linear characteristic having hysteresis is obtained as shown in FIG. 4B.

【0044】もし、対向電極の電位が、一方は−V0
0、他方は0か+V0 であれば、セルにかかる電圧は、
±2V0 、±V0 、0のいずれかである。このうち、電
圧が±2V0 のいずれかになれば、図4(B)に示すよ
うに、そこへ変移する間に、FEの抵抗が著しく低下
し、LCに充分な電荷が供給されることとなる。そし
て、次に±V0 、0のいずれの状態に遷移しても、FE
の抵抗はそれほど低下せず、結局、この間には並列抵抗
Rからのリーク電流のみが問題となる。このリーク電流
によってLCの電荷が喪失される。すなわち、±2V0
は選択状態であり、それ以外の状態は非選択状態であ
る。
If the potential of the counter electrode is -V 0 or 0 on one side and 0 or + V 0 on the other side, the voltage applied to the cell is:
± 2V 0 , ± V 0 , or 0. When the voltage becomes any of ± 2V 0 , as shown in FIG. 4 (B), during the transition, the resistance of the FE is significantly reduced, and sufficient charge is supplied to the LC. Becomes Then, regardless of the transition to either the state of ± V0 or 0, FE
Does not decrease so much, and only the leakage current from the parallel resistance R becomes a problem during this period. This leakage current causes the charge of the LC to be lost. That is, ± 2V 0
Is a selected state, and the other states are non-selected states.

【0045】図4(B)において点鎖線で示した原点を
通る直線は、Rによる電流のリークであり、実はこのR
とCの関係がLCDとして利用するうえで重要である。
詳細な議論は省略するが、この画素の時定数τ=RC
が、1フレームの周期よりも極端に短ければFEの寄与
が少なく、すなわちコントラストが低下する。一方、τ
が1フレームの周期よりも極端に長ければ、画像の書換
えの際に残像が生じ、非常に見にくくなる。したがっ
て、τは1フレームの周期にできるだけ近づける方がよ
い。
A straight line passing through the origin indicated by a chain line in FIG. 4B is a current leak due to R.
The relationship between C and C is important for use as an LCD.
Although a detailed discussion is omitted, the time constant of this pixel τ = RC
However, if the period is extremely shorter than the period of one frame, the contribution of FE is small, that is, the contrast is reduced. On the other hand, τ
Is extremely longer than the period of one frame, an afterimage occurs at the time of image rewriting, and it becomes very difficult to see. Therefore, it is better to make τ as close as possible to the period of one frame.

【0046】セルの概要を図5に示す。通常のLCDと
同様に2枚の基板501、502間に液晶材料512が
挟まれた構造を有する。セル厚を均一にするためにスペ
ーサー511が介在される。液晶材料としてはTN液晶
やSTN液晶、、あるいは複屈折を使用する非ねじれモ
ードのネマテッィク液晶や強誘電性液晶、およびネマテ
ィック、コレステリック等の液晶をポリマー内に分散さ
せた分散型液晶(PDLC)等様々なものが使用でき
る。
FIG. 5 shows an outline of the cell. Like a normal LCD, it has a structure in which a liquid crystal material 512 is sandwiched between two substrates 501 and 502. A spacer 511 is interposed to make the cell thickness uniform. Liquid crystal materials include TN liquid crystal and STN liquid crystal, non-twist mode nematic liquid crystal and ferroelectric liquid crystal using birefringence, and dispersion liquid crystal (PDLC) in which liquid crystal such as nematic and cholesteric is dispersed in a polymer. Various things can be used.

【0047】一般的な単純マトリクスと同様に、ITO
等の透明電極で,形成されたストライプ状の電極505
と506は互いに直交するように配置されているが、通
常の単純マトリクスと異なるのは一方の電極506上
に、強誘電ポリマー507をはさんで島状のITO等の
透明導電被膜が形成されている。これらの電極を覆っ
て、配向膜509、510が形成されている。詳細は、
特願昭61−1152に記述される。
As with a general simple matrix, ITO
And the like, and the formed striped electrode 505
And 506 are arranged so as to be orthogonal to each other, except that a transparent conductive film such as an island-shaped ITO is formed on one electrode 506 with a ferroelectric polymer 507 interposed therebetween. I have. Orientation films 509 and 510 are formed to cover these electrodes. Detail is,
It is described in Japanese Patent Application No. 61-1152.

【0048】さて、このようなLCDにおいては、従来
通り、ICのTAB接続によって駆動をおこなっていた
のであるが、これはいくつかの点で限界があった。一つ
には、このような方式のLCDでは、液晶に印加される
電圧は1か0のいずれかで、しかも、この方式の特色で
ある高コントラストを達成するために、この電圧がほぼ
1フレームの間印加されることとなる。したがって、階
調表示をおこなおうとすれば、TFTLCDでおこなわ
れているようなアナログ的な階調表示は困難であり、ま
た、STNLCDでおこなわれるようなパルス変調方式
やフレーム変調方式も採用できない。結果として面積階
調に頼ることとなり、したがって、画素数が非常に増大
する。
Now, in such an LCD, the driving is performed by the TAB connection of the IC as in the past, but this is limited in several points. For one thing, in an LCD of this type, the voltage applied to the liquid crystal is either 1 or 0, and moreover, in order to achieve the high contrast characteristic of this type, this voltage is almost one frame. Will be applied during this period. Therefore, if gradation display is to be performed, it is difficult to perform analog gradation display such as that performed by a TFT LCD, and it is not possible to employ a pulse modulation method or a frame modulation method that is performed by an STN LCD. As a result, it relies on area gray scale, and therefore the number of pixels is greatly increased.

【0049】そのこと自体はこのLCDにおいては本質
的な困難ではない。というのは、この種のLCDは構造
が簡単であるので大容量マトリクスはむしろ得意なので
ある。しかしながら、実際には接続端子密度が20本/
mmとなると、もはやTAB方式で対応できるものでは
なく、また、COG(チップ・オン・グラス)法でも作
製が困難となる。したがって、同じ基板上にモノリシッ
クに周辺駆動回路を形成することが求められていた。
As such, there is no inherent difficulty in this LCD. This is because LCDs of this kind have a simple structure, and are rather good at large-capacity matrices. However, actually, the connection terminal density is 20 pins /
mm, it is no longer possible to cope with the TAB method, and it is difficult to produce even by the COG (chip-on-glass) method. Therefore, it has been required to form a peripheral driving circuit monolithically on the same substrate.

【0050】例えば64階調の面積階調を達成するに
は、1画素に6個のサブ画素が必要であり、通常のマト
リクスの2〜3倍の行数が要求される。したがって、X
GA規格等の高精彩画面では、本方式を採用すると行数
が1500〜3000行にも達するので、対角15イン
チの大型画面であっても、10〜15本/mmは必要で
ある。さらに画面が小さくなればより高密度な実装が要
求される。特に、本方式のLCDと高透過率液晶である
PDLCを利用してプロジェクション型のディスプレー
を構成する場合には、基板サイズは対角5インチ以下と
なる。
For example, in order to achieve an area gradation of 64 gradations, one pixel requires six sub-pixels, and requires two to three times the number of rows of a normal matrix. Therefore, X
In the case of a high-definition screen such as the GA standard, if this method is adopted, the number of lines reaches 1500 to 3000 lines. Therefore, even a large screen having a diagonal size of 15 inches requires 10 to 15 lines / mm. Furthermore, as the screen becomes smaller, higher density mounting is required. In particular, when a projection type display is configured using the LCD of the present system and PDLC which is a high transmittance liquid crystal, the substrate size is 5 inches or less diagonally.

【0051】また、このときには高密度実装だけでな
く、ICは高速動作が要求される。この場合、単結晶半
導体基板上の回路よりも絶縁基板上の回路の方が損失が
少なく、高速動作が可能である。しかし、この場合には
実施例2のように、電界移動度が10cm2 /Vs以下
であると利用上問題が生じるので、移動度は30cm2
/Vs以上、好ましくは50cm2 /Vs以上が要求さ
れる。
At this time, not only high-density mounting but also high-speed operation of the IC is required. In this case, the circuit on the insulating substrate has a smaller loss than the circuit on the single crystal semiconductor substrate, and can operate at high speed. However, as in Example 2 in this case, the BECAUSE the problems field mobility is less than 10 cm 2 / Vs, mobility 30 cm 2
/ Vs or more, preferably 50 cm 2 / Vs or more.

【0052】そのためにも本発明のレーザーアニールま
たはレーザー光と同様の強光によるアニールによる低温
プロセスが望まれる。以下に、図3に記述された周辺回
路作製プロセスを説明する。基板301としてはコーニ
ング7059もしくはこれと同等な無アルカリガラス基
板を使用した。基板のサイズは300mm×400mm
であった。この上に下地酸化膜(酸化珪素)302を形
成し、さらにシリコン層303と保護層304を形成
し、図3(A)に示すように実施例1と同じ条件でレー
ザー照射をおこなった。
Therefore, a low-temperature process by laser annealing of the present invention or annealing by strong light similar to laser light is desired. Hereinafter, the peripheral circuit manufacturing process described in FIG. 3 will be described. As the substrate 301, Corning 7059 or an alkali-free glass substrate equivalent thereto was used. The size of the substrate is 300mm x 400mm
Met. A base oxide film (silicon oxide) 302 was formed thereon, a silicon layer 303 and a protective layer 304 were formed, and laser irradiation was performed under the same conditions as in Example 1 as shown in FIG.

【0053】その後、シリコン層を島状にパターニング
し、NTFT領域305とPTFT領域306とを形成
し、さらにゲイト酸化膜(酸化珪素)307を形成し
た。そして、図3(B)に示すようにアルミニウムゲイ
ト電極308、309を形成した。このとき、アルミニ
ウムは後のレーザー照射に耐える必要があるので、反射
率の高い電子ビーム蒸着によって形成したアルミニウム
を用いた。スパッタ法で形成したアルミニウムは粒の大
きさが1μm程度もあり、極めて表面が荒れていたの
で、レーザーを照射すると著しいダメージを受けた。電
子ビーム蒸着で形成したアルミニウム膜では光学顕微鏡
では粒の存在が確認できないほど表面が平坦であった。
電子顕微鏡によって観測した結果、粒の大きさは200
nm以下であった。すなわち、使用するレーザーの波長
よりも小さな粒径となるようにしなければならない。
Thereafter, the silicon layer was patterned into an island shape, an NTFT region 305 and a PTFT region 306 were formed, and a gate oxide film (silicon oxide) 307 was formed. Then, as shown in FIG. 3B, aluminum gate electrodes 308 and 309 were formed. At this time, since aluminum needs to withstand the subsequent laser irradiation, aluminum formed by electron beam evaporation having high reflectance was used. The aluminum formed by the sputtering method had a grain size of about 1 μm and had an extremely rough surface, so that it was significantly damaged by laser irradiation. The surface of the aluminum film formed by electron beam evaporation was so flat that the presence of grains could not be confirmed by an optical microscope.
As a result of observation by an electron microscope, the grain size was 200
nm or less. That is, the particle size must be smaller than the wavelength of the laser used.

【0054】ついで、イオンドーピング法によってN型
不純物(燐)を領域310、311に、P型不純物(硼
素)を領域312、313に導入し、図3(C)に示す
ようにレーザーアニールをおこなった。レーザー照射の
条件は実施例1および2と同じとした。このレーザー照
射ではアルミのゲイト電極はほとんどダメージを受けな
かった。
Next, an N-type impurity (phosphorus) is introduced into the regions 310 and 311 and a P-type impurity (boron) is introduced into the regions 312 and 313 by ion doping, and laser annealing is performed as shown in FIG. Was. Laser irradiation conditions were the same as in Examples 1 and 2. This laser irradiation hardly damaged the aluminum gate electrode.

【0055】最後に、図3(D)に示すように、層間絶
縁物(酸化珪素)314を形成し、これにコンタクトホ
ールを形成して、アルミニウム配線315〜317でT
FT間の接続をおこなった。このようにして、周辺回路
を形成した。図には示されないが、その後、ストライプ
状のITO膜を形成して、画素電極を構成し、基板を4
つに分断して、1枚の大きさが150mm×200mm
の基板を4枚取り出し、さらに2枚の基板には特願昭6
1−1152に記述される方法によって強誘電ポリマー
等の形成をおこなった。そして、図5に示すような基板
を2枚張り合わせてLCDを完成させた。
Finally, as shown in FIG. 3D, an interlayer insulator (silicon oxide) 314 is formed, a contact hole is formed in the interlayer insulator 314, and T
Connection between FTs was made. Thus, a peripheral circuit was formed. Although not shown in the figure, a stripe-shaped ITO film is formed thereafter to form a pixel electrode.
Divided into two pieces and the size of one piece is 150mm x 200mm
4 substrates are taken out, and two more substrates are
A ferroelectric polymer or the like was formed by the method described in 1-1152. Then, two substrates as shown in FIG. 5 were adhered to complete the LCD.

【0056】〔実施例4〕 図7に本実施例を示す。本
実施例は、TFT型液晶表示装置の周辺回路に本発明の
レーザー結晶化シリコンTFTを使用したものである
が、実施例1とは異なり、アクティブマトリクス領域の
TFTは、トップゲイト型(ゲイトが基板と逆の方向に
ある)のアモルファスシリコンを使用している。この場
合には、両TFTの活性層を同一プロセスで作製できる
が、レーザー結晶化の特性もアモルファスシリコンとし
ての特性も両方とも優れていることが求められるので、
条件はやや厳しくなる。
Embodiment 4 FIG. 7 shows this embodiment. In this embodiment, the laser crystallized silicon TFT of the present invention is used for the peripheral circuit of the TFT type liquid crystal display device. However, unlike the first embodiment, the TFT in the active matrix region is of a top gate type (gate is Amorphous silicon (in the opposite direction to the substrate). In this case, the active layers of both TFTs can be manufactured by the same process, but it is required that both the characteristics of laser crystallization and the characteristics as amorphous silicon are excellent.
Conditions are somewhat strict.

【0057】まず、コーニング7059基板701上
に、スパッタ法によって下地酸化膜702を厚さ20〜
200nm堆積した。さらに、その上にモノシランもし
くはジシランを原料とするプラズマCVD法によって、
アモルファスシリコン膜を厚さ50〜150nm堆積し
た。このときには、アモルファスシリコン膜はそのまま
a−SiTFTとして機能することが要求されると同時
に、レーザー照射に耐えることも要求される。本発明人
等の知見では、アモルファスシリコン膜を作製するとき
に基板温度を300〜400℃とすると特性の優れたア
モルファスシリコン膜が得られる。このアモルファスシ
リコン膜の上に再びスパッタ法によって保護の酸化珪素
膜(厚さ10〜50nm)705を形成した。その後、
アクティブマトリクス領域をフォトレジスト706で覆
う等して、周辺回路のみにレーザー光を照射した。
First, a base oxide film 702 having a thickness of 20 to 100 was formed on a Corning 7059 substrate 701 by sputtering.
200 nm was deposited. Further, a plasma CVD method using monosilane or disilane as a raw material is further performed thereon.
An amorphous silicon film was deposited to a thickness of 50 to 150 nm. At this time, the amorphous silicon film is required to function as it is as an a-Si TFT, and is also required to withstand laser irradiation. According to the knowledge of the present inventors, an amorphous silicon film having excellent characteristics can be obtained by setting the substrate temperature to 300 to 400 ° C. when forming an amorphous silicon film. On this amorphous silicon film, a protective silicon oxide film (thickness: 10 to 50 nm) 705 was formed again by the sputtering method. afterwards,
Only the peripheral circuit was irradiated with laser light by covering the active matrix region with a photoresist 706 or the like.

【0058】この状態で図7(A)に示すようにレーザ
ー照射をおこなった。使用したレーザーの種類、条件等
は実施例1と同じとした。ただし、このときのレーザー
のエネルギー密度は、200〜250mJ/cm2 がよ
り好ましかった。これは、プラズマCVD法によって形
成されたアモルファスシリコン膜には水素が過剰に含ま
れているために、強力なレーザー光が照射されると水素
がガス化して、膨張し、膜が破壊されるためである。こ
のようにしてシリコン膜の結晶化をおこない、結晶化領
域704を形成した。一方、フォトレジストに覆われて
いた部分にはレーザー光が到達しないので、アモルファ
スシリコンのままであった。
In this state, laser irradiation was performed as shown in FIG. The type and conditions of the laser used were the same as in Example 1. However, the energy density of the laser at this time was more preferably 200 to 250 mJ / cm 2 . This is because the amorphous silicon film formed by the plasma CVD method contains an excessive amount of hydrogen, and when a strong laser beam is irradiated, hydrogen gasifies, expands, and the film is destroyed. It is. Thus, the silicon film was crystallized to form a crystallized region 704. On the other hand, since the laser light did not reach the portion covered with the photoresist, it remained amorphous silicon.

【0059】その後、これらのSi膜を島状にパターニ
ングし、例えば、図7(B)のように、周辺回路の島状
領域707とアクティブマトリクス領域の島状領域70
8を形成した。さらに、これらの島状領域を覆って、ス
パッタ法によって酸化珪素膜を形成し、これをゲイト絶
縁膜709とした。そして、実施例1と同様に、陽極酸
化膜で被覆された金属ゲイト電極710、711、71
2を形成した。
Thereafter, these Si films are patterned into an island shape, for example, as shown in FIG. 7B, the island region 707 of the peripheral circuit and the island region 70 of the active matrix region.
8 was formed. Further, a silicon oxide film was formed by sputtering to cover these island-shaped regions, and this was used as a gate insulating film 709. Then, similarly to the first embodiment, the metal gate electrodes 710, 711, 71 covered with the anodic oxide film
2 was formed.

【0060】ついで、図7(C)に示すように、N型不
純物を領域713と715に、P型不純物を領域714
に注入し、さらに、これにレーザー光を照射して、不純
物の注入された領域を結晶化させた。条件は、実施例1
と同じとした。この際には、領域716および717
は、既に図7(A)の段階で結晶化しているが、領域7
18は、この工程でも結晶化しない。すなわち、図7の
右端のTFT(アクティブマトリクス領域のTFT)
は、ソース/ドレインは結晶化しているが、活性層はア
モルファス状態のa−SiTFTである。
Next, as shown in FIG. 7C, an N-type impurity is added to the regions 713 and 715, and a P-type impurity is added to the region 714.
And then irradiated with a laser beam to crystallize the region into which the impurities were implanted. The conditions were the same as in Example 1.
And the same. In this case, the areas 716 and 717
Has already been crystallized at the stage of FIG.
No. 18 does not crystallize even in this step. That is, the TFT at the right end of FIG. 7 (TFT in the active matrix area)
Is an a-Si TFT in which the source / drain is crystallized but the active layer is in an amorphous state.

【0061】最後に、TEOSのプラズマCVD法によ
って、層間絶縁物として酸化珪素膜(厚さ400〜10
00nm)719を堆積し、さらに、アクティブマトリ
クス領域にはITO膜720を厚さ100〜300nm
形成し、これをパターニングして、画素電極とし、ま
た、層間絶縁物にコンタクトホールを形成して、その上
に金属配線721〜724を形成した。これによって、
TFTアクティブマトリクス型液晶表示装置を作製し
た。この液晶表示装置においては、アクティブマトリク
ス回路中の薄膜トランジスタの活性領域は、周辺回路中
の薄膜トランジスタの活性領域に比較して結晶性が低
い。アクティブマトリクス回路中の薄膜トランジスタの
活性領域は、暗時の抵抗率が109 Ω・cm以上の実質
的にアルモファスシリコンの膜である。
Finally, a silicon oxide film (thickness of 400 to 10) was formed as an interlayer insulator by plasma CVD of TEOS.
00 nm) 719, and an ITO film 720 is formed on the active matrix region in a thickness of 100 to 300 nm.
This was formed and patterned to form a pixel electrode. Further, a contact hole was formed in the interlayer insulator, and metal wirings 721 to 724 were formed thereon. by this,
A TFT active matrix type liquid crystal display device was manufactured. In this liquid crystal display device, the active region of the thin film transistor in the active matrix circuit has lower crystallinity than the active region of the thin film transistor in the peripheral circuit. The active region of the thin film transistor in the active matrix circuit is a substantially amorphous silicon film having a resistivity in the dark of 10 9 Ω · cm or more.

【0062】本実施例で示した方式は実施例1と同様に
画素のTFTにOFF抵抗の高いa−SiTFTを使用
しているが、実施例1のものは逆スタガー型であったの
に対し、本実施例ではトップゲイト型である。また、実
施例1では、周辺回路のTFTとアクティブマトリクス
のTFTを作製する工程はゲイト電極作製工程以外は別
であったので、工程数が増加したが、本実施例では、周
辺回路のTFTとアクティブマトリクスのTFTが平行
して作製されるので、工程数を削減することが出来る。
In the method shown in this embodiment, an a-Si TFT having a high OFF resistance is used for the TFT of the pixel as in the first embodiment. In this embodiment, it is a top gate type. In the first embodiment, the number of steps is increased because the steps of manufacturing the TFT of the peripheral circuit and the TFT of the active matrix are different except for the gate electrode manufacturing step. Since the active matrix TFTs are manufactured in parallel, the number of steps can be reduced.

【0063】しかしながら、a−SiTFTとして適当
なSi膜は水素を多く含むことが望まれるのに対し、レ
ーザーによって結晶化するには水素含有量はできるだけ
少ないことが望まれる。このように特性が相反するの
で、双方の条件をできるだけ満足するようなSi膜を形
成しなければならないのが問題である。例えば、プラズ
マCVD法であっても、ECRプラズマやマイクロ波プ
ラズマ等の高エネルギープラズマを用いて作製したSi
膜には、結晶化したクラスターが多く含まれているの
で、本実施例の目的には理想的であるが、OFF抵抗が
やや低いことが問題である。
However, an Si film suitable for an a-Si TFT desirably contains a large amount of hydrogen, whereas the crystallization by a laser desirably has a hydrogen content as small as possible. Since the characteristics are thus contradictory, there is a problem that a Si film must be formed so as to satisfy both conditions as much as possible. For example, even in the case of the plasma CVD method, Si produced using high energy plasma such as ECR plasma or microwave plasma
Since the film contains many crystallized clusters, it is ideal for the purpose of the present embodiment, but there is a problem that the OFF resistance is slightly low.

【0064】〔実施例5〕 図8に本実施例を示す。実
施例1乃至4においては、TFT領域は分断されること
によって、互いに絶縁された。これに対し、本実施例で
は、シリコン層を一面に形成し、これを選択的に結晶化
させ、また、厚い絶縁膜を使用することによって、TF
T間の分離をおこなおうというものである。
Embodiment 5 FIG. 8 shows this embodiment. In Examples 1 to 4, the TFT regions were separated from each other by being divided. On the other hand, in this embodiment, the TF is formed by forming a silicon layer on one surface, selectively crystallizing the silicon layer, and using a thick insulating film.
The separation between T is performed.

【0065】まず、絶縁基板801上に下地酸化珪素膜
802と厚さ50〜150nmのアモルファスシリコン
膜もしくはそれと実質的に同じ程度の結晶性の低いシリ
コン膜を堆積した。本実施例では、アモルファスシリコ
ン膜は十分な耐レーザー性と高抵抗が要求されるので、
アモルファスシリコン膜の作製条件は実施例4と同じと
した。その後、全面に厚さ10〜500nm、好ましく
は10〜50nmの酸化珪素膜をプラズマCVD法によ
って形成し、その一部をエッチングすることによって、
酸化珪素膜の厚い領域805と薄い領域806を形成し
た。このときには、等法的なエッチング方法を利用する
と、図8(A)のように、段差が緩やかで、段差によっ
て配線が断線することが防止できた。
First, an amorphous silicon film having a thickness of 50 to 150 nm or a silicon film having substantially the same low crystallinity as that of the underlying silicon oxide film 802 was deposited on the insulating substrate 801. In this embodiment, since the amorphous silicon film is required to have sufficient laser resistance and high resistance,
The conditions for forming the amorphous silicon film were the same as in Example 4. Thereafter, a silicon oxide film having a thickness of 10 to 500 nm, preferably 10 to 50 nm is formed on the entire surface by a plasma CVD method, and a part thereof is etched,
A thick region 805 and a thin region 806 of a silicon oxide film were formed. At this time, if an equal etching method was used, the step was gentle as shown in FIG. 8A, and the disconnection of the wiring due to the step could be prevented.

【0066】このような状態でボロンを軽くドーピング
し、さらに、レーザー照射によって結晶化をおこなっ
た。その結果、図8(A)に示すようにアモルファスシ
リコン層は一部が結晶化されて、領域804となり、そ
の他の領域803はアモルファスシリコンのままであっ
た。この領域804はボロンドープによって、実質的に
真性もしくは弱いp型になっている。
In this state, boron was lightly doped, and crystallization was performed by laser irradiation. As a result, as shown in FIG. 8A, part of the amorphous silicon layer was crystallized to become a region 804, and the other region 803 remained amorphous silicon. This region 804 is substantially intrinsic or weak p-type due to boron doping.

【0067】この工程は、図8(E)に示すような方法
によっておこなってもよい。すなわち、酸化珪素層を形
成した後、その上にアルミニウムやチタン、クロム等の
レーザー光を反射する材料もしくはレーザー光を透過さ
せない材料で厚さ20〜500nmの被膜を形成し、こ
れをパターニングする。そして、この被膜819をマス
クとして、酸化珪素層を等方的にエッチングし、酸化珪
素層において、厚い領域817と薄い領域818を形成
する。その後、このマスク819が残存した状態でレー
ザー照射をおこない、アモルファスシリコン層の選択的
な結晶化をおこなって、結晶化領域816とアモルファ
スシリコン領域815を形成する。
This step may be performed by a method as shown in FIG. That is, after a silicon oxide layer is formed, a film having a thickness of 20 to 500 nm is formed thereon using a material that reflects laser light, such as aluminum, titanium, or chromium, or a material that does not transmit laser light, and is patterned. Then, using the film 819 as a mask, the silicon oxide layer is isotropically etched to form a thick region 817 and a thin region 818 in the silicon oxide layer. Thereafter, laser irradiation is performed while the mask 819 remains, and the amorphous silicon layer is selectively crystallized to form a crystallized region 816 and an amorphous silicon region 815.

【0068】つぎに、図8(B)に示すように、ゲイト
酸化膜(酸化珪素)807を形成し、陽極酸化物を有す
る金属ゲイト電極808を形成した。この際には、金属
ゲイトのエッチングに、ウェットエッチング法を採用し
たために、ゲイト電極の側面がテーパー状になった。こ
のような形状は、配線の交差部での断線を防止するうえ
で効果があった。
Next, as shown in FIG. 8B, a gate oxide film (silicon oxide) 807 was formed, and a metal gate electrode 808 having an anodic oxide was formed. At this time, the side surface of the gate electrode was tapered because a wet etching method was used for etching the metal gate. Such a shape was effective in preventing disconnection at the intersection of wiring.

【0069】さらに、図8(C)に示すようにイオンド
ーピング法によって、N型領域809とP型領域810
を形成し、これにレーザー光を照射して活性化させた。
その後、図8(D)に示すように、層間絶縁物811を
堆積し、これにコンタクトホールを設けて、金属配線8
12〜814を形成することによって、回路を完成でき
た。本実施例では、基板上に不透明なアモルファスシリ
コンが多く残るので、例えば、LCDのアクティブマト
リクス領域には使用できないが、周辺回路領域やイメー
ジセンサーの駆動回路には利用できる。本実施例は、比
較的厚い(100nm以上)活性層が必要とされる回路
においては、素子間の分離のための段差が小さく、した
がって、配線の断線等を著しく低減せしめることが可能
である。特に高密度な集積回路においてはその効果が顕
著である。
Further, as shown in FIG. 8C, an N-type region 809 and a P-type region 810 are formed by ion doping.
And activated by irradiating it with laser light.
Thereafter, as shown in FIG. 8D, an interlayer insulator 811 is deposited, and a contact hole is provided in the interlayer insulator 811 to form a metal wiring 811.
The circuit was completed by forming 12 to 814. In this embodiment, since a large amount of opaque amorphous silicon remains on the substrate, it cannot be used, for example, in an active matrix area of an LCD, but can be used in a peripheral circuit area or a driving circuit of an image sensor. In the present embodiment, in a circuit requiring a relatively thick active layer (100 nm or more), a step for separating elements is small, and therefore, disconnection of wiring and the like can be significantly reduced. The effect is particularly remarkable in a high-density integrated circuit.

【0070】〔実施例6〕 図9に本実施例を示す。本
実施例も実施例5と同様に、シリコン層を一面に形成
し、これを選択的に結晶化させることによってTFT間
の分離をおこなおうというものである。ただし、実施例
5に用いたような凹凸のある酸化膜を用いないために、
より配線の断線を防止することができる。
Embodiment 6 FIG. 9 shows this embodiment. In this embodiment, as in the fifth embodiment, a silicon layer is formed on one surface, and the silicon layer is selectively crystallized to separate TFTs. However, in order not to use the uneven oxide film used in Example 5,
Further, disconnection of the wiring can be prevented.

【0071】まず、絶縁基板901上に下地酸化珪素膜
902と厚さ50〜150nmのアモルファスシリコン
膜もしくはそれと実質的に同じ程度の結晶性の低いシリ
コン膜(以下、アモルファスシリコン膜と総称する)を
堆積した。本実施例でも、アモルファスシリコン膜は十
分な耐レーザー性と高抵抗が要求されるので、アモルフ
ァスシリコン膜の作製条件は実施例4と同じとした。さ
らに、アモルファスシリコン膜の表面に厚さ20〜10
0nmの保護の酸化珪素層905を堆積した。この酸化
珪素層905はそのまま残置せしめて、後にTFTのゲ
イト絶縁膜としてもよいが、先に述べたように、このよ
うなTFTでは移動度が低いことに注意しなければなら
ない。その後、アルミニウムやチタン、クロム等のレー
ザー光を反射する材料もしくはレーザー光を透過させな
い材料で厚さ20〜500nmの被膜を形成し、これを
パターニングした。そして、図9(A)に示すように、
この被膜906をマスクとして、レーザー照射をおこな
い、アモルファスシリコン層の選択的な結晶化をおこな
って、結晶化領域904とアモルファスシリコン領域9
03を形成した。
First, an amorphous silicon film having a thickness of 50 to 150 nm or a silicon film having substantially the same crystallinity as that of the underlying silicon oxide film 902 (hereinafter collectively referred to as an amorphous silicon film) is formed on an insulating substrate 901. Deposited. Also in this embodiment, since the amorphous silicon film requires sufficient laser resistance and high resistance, the conditions for forming the amorphous silicon film were the same as those in the fourth embodiment. Further, a thickness of 20 to 10 is applied to the surface of the amorphous silicon film.
A 0 nm protective silicon oxide layer 905 was deposited. This silicon oxide layer 905 may be left as it is to be used as a gate insulating film of the TFT later. However, it should be noted that such a TFT has low mobility as described above. Thereafter, a film having a thickness of 20 to 500 nm was formed using a material that reflects laser light or a material that does not transmit laser light, such as aluminum, titanium, and chromium, and was patterned. Then, as shown in FIG.
Using the coating 906 as a mask, laser irradiation is performed to selectively crystallize the amorphous silicon layer, and the crystallized region 904 and the amorphous silicon region 9 are formed.
03 was formed.

【0072】つぎに、図9(B)に示すように、新たに
形成したゲイト絶縁膜上に陽極酸化物を有する金属ゲイ
ト電極907、908を形成した。この際には、金属ゲ
イトのエッチングに、ウェットエッチング法を採用した
ために、ゲイト電極の側面がテーパー状になった。この
ような形状は、配線の交差部での断線を防止するうえで
効果があった。さらに、フォトレジスト909を塗布
し、これをパターニングして、Nチャネル型TFTの部
分のみが露出するようにした。
Next, as shown in FIG. 9B, metal gate electrodes 907 and 908 having anodic oxide were formed on the newly formed gate insulating film. At this time, the side surface of the gate electrode was tapered because a wet etching method was used for etching the metal gate. Such a shape was effective in preventing disconnection at the intersection of wiring. Further, a photoresist 909 was applied and patterned, so that only the N-channel TFT was exposed.

【0073】さらに、フォトレジストをマスクとしてN
型不純物を注入し、さらに、その状態でレーザー光を照
射して、N型不純物が注入された領域912を活性化し
た。このときには、不純物の注入された領域以外の領域
においてフォトレジストが残っていないと、アモルファ
スシリコンが結晶化してしまい、特に本実施例のよう
に、素子間の分離に比較的厚い酸化膜が使用できない状
況では素子間のリークをもたらすので好ましくない。
Further, using a photoresist as a mask, N
A type impurity was implanted, and a laser beam was irradiated in that state to activate the region 912 into which the N-type impurity was implanted. At this time, if the photoresist does not remain in the region other than the region into which the impurities are implanted, the amorphous silicon is crystallized, and a relatively thick oxide film cannot be used particularly for isolation between elements as in this embodiment. This situation is not preferable because it causes leakage between elements.

【0074】同様に、Pチャネル型TFTに関しても、
フォトレジスト910を塗布して、Pチャネル型TFT
の部分のみが露出するようにして、P型不純物を注入
し、P型不純物領域913を形成した。さらに、フォト
レジストを残置せしめたまま、図9(C)に示すように
レーザー光を照射し、先にP型不純物の注入された領域
913を活性化せしめた。以上の工程においては、例え
ば、N型不純物領域912とP型不純物領域912との
間の領域914にはレーザー光が照射されることがない
のでアモルファスシリコンのままである。したがって、
その上に存在する絶縁被膜905(これはゲイト絶縁膜
でもある)上に配線を形成しても、この配線によって、
反転層が形成されることがあっても、アモルファスシリ
コンの電界移動度が非常に小さく、抵抗が非常に大きい
ためリーク電流は微小であり、実際に問題とならない。
Similarly, for a P-channel TFT,
Photoresist 910 is applied and P-channel TFT
A P-type impurity was implanted so that only the portion was exposed to form a P-type impurity region 913. Further, while leaving the photoresist, laser light irradiation was performed as shown in FIG. 9C to activate the region 913 into which the P-type impurity was implanted first. In the above steps, for example, the region 914 between the N-type impurity region 912 and the P-type impurity region 912 is not irradiated with laser light, and thus remains amorphous silicon. Therefore,
Even if a wiring is formed on an insulating film 905 (which is also a gate insulating film) existing thereon,
Even if an inversion layer is formed, the electric field mobility of the amorphous silicon is very small, and the resistance is very large, so that the leakage current is very small and does not actually cause a problem.

【0075】その後、図9(D)に示すように、層間絶
縁物915を堆積し、これにコンタクトホールを設け
て、金属配線916〜918を形成することによって、
回路を完成できた。本実施例では、実施例5と同様に基
板上に不透明なアモルファスシリコンが多く残るので、
例えば、LCDのアクティブマトリクス領域には使用で
きないが、周辺回路領域やイメージセンサーの駆動回路
には利用できる。本実施例は、実施例5とは異なり、ゲ
イト電極の段差はほとんどなく、したがって、配線の断
線等を著しく低減せしめることが可能である。特に高密
度な集積回路においてはその効果が顕著である。
Thereafter, as shown in FIG. 9D, an interlayer insulator 915 is deposited, a contact hole is provided therein, and metal wirings 916 to 918 are formed.
The circuit was completed. In this embodiment, as in the case of Embodiment 5, a large amount of opaque amorphous silicon remains on the substrate.
For example, it cannot be used for an active matrix area of an LCD, but can be used for a peripheral circuit area or a driving circuit of an image sensor. In the present embodiment, unlike the fifth embodiment, there is almost no step of the gate electrode, and therefore, disconnection of the wiring and the like can be significantly reduced. The effect is particularly remarkable in a high-density integrated circuit.

【0076】図9(E)は、本実施例で作製したTFT
回路の別の断面であり、これは図9(D)のNチャネル
TFTの点鎖線A−Bの断面である。図から分かるよう
に、結晶化した不純物領域912、913’とその間の
素子分離領域914とが同一平面上にあるので、ゲイト
電極917は平坦である。また、不純物領域913’と
ゲイト電極907にコンタクトする配線917’は、コ
ンタクトホールの部分の段差と、層間絶縁膜の部分の段
差があるのみで、実施例1のような島状半導体領域の段
差や実施例5のような素子分離のための厚い絶縁膜の段
差が存在しないので、より高密度な集積回路を歩留り良
く作製するうえで有利である。
FIG. 9E shows a TFT manufactured in this embodiment.
9 is another cross section of the circuit, which is a cross section taken along a dashed-dotted line AB of the N-channel TFT in FIG. As can be seen from the figure, the gate electrode 917 is flat because the crystallized impurity regions 912 and 913 ′ and the element isolation region 914 therebetween are on the same plane. In addition, the wiring 917 ′ contacting the impurity region 913 ′ and the gate electrode 907 has only a step in the contact hole portion and a step in the interlayer insulating film portion. Since there is no step of a thick insulating film for element isolation as in Example 5 or Example 5, it is advantageous in manufacturing a higher-density integrated circuit with high yield.

【0077】〔実施例7〕 ソーダガラス基板上にアク
ティブマトリックスを形成した例を示す。基板201と
しては、ソーダガラス基板(厚さ1.1mm、300×
400mm)を使用した。基板201上にSiO2 膜2
16を形成した(図10(A))。その後、基板の全面
に、AlN、SiNまたはAl23 からなる膜202
を形成した(図10(A))。その後は、実施例2と同
様に工程を行い、アクティブマトリックスを完成した。
即ち、下地酸化膜203(酸化珪素)を形成した後、L
PCVD法もしくはプラズマCVD法でシリコン膜20
4(厚さ30〜150nm、好ましくは30〜50n
m)を形成し、さらに酸化珪素の保護層205を形成し
た。
[Embodiment 7] An example in which an active matrix is formed on a soda glass substrate will be described. As the substrate 201, a soda glass substrate (thickness: 1.1 mm, 300 ×
400 mm). SiO 2 film 2 on substrate 201
No. 16 was formed (FIG. 10A). Thereafter, a film 202 made of AlN, SiN or Al 2 O 3 is formed on the entire surface of the substrate.
Was formed (FIG. 10A). Thereafter, the same steps as in Example 2 were performed to complete the active matrix.
That is, after forming the base oxide film 203 (silicon oxide),
Silicon film 20 by PCVD or plasma CVD
4 (thickness 30 to 150 nm, preferably 30 to 50 n
m), and a protective layer 205 of silicon oxide was further formed.

【0078】そして、図10(A)に示すようにKrF
レーザー光を照射して、このシリコン膜204の結晶性
を改善せしめた。しかし、このときにはレーザー光のエ
ネルギー密度は150〜200mJ/cm2 と、実施例
1の場合よりも若干、低めに設定し、また、ショット数
も10回とした。その結果、この時に得られたシリコン
膜の結晶性は実施例1のものよりもアモルファスに近い
ものであった。実際に、この状態で得られるシリコン膜
の正孔の電界移動度は、3〜10cm2 /Vsと実施例
1のものに比して小さかった。
Then, as shown in FIG.
The crystallinity of the silicon film 204 was improved by irradiating a laser beam. However, at this time, the energy density of the laser beam was set to 150 to 200 mJ / cm 2 , which was slightly lower than that in Example 1, and the number of shots was set to 10 times. As a result, the crystallinity of the silicon film obtained at this time was closer to amorphous than that of Example 1. Actually, the electric field mobility of the holes of the silicon film obtained in this state was 3 to 10 cm 2 / Vs, which was smaller than that of Example 1.

【0079】次に、保護層を除去して、シリコン膜を島
状の領域206にパターニングし、スパッタ法によって
厚さ50〜300nm、好ましくは70〜150nmの
ゲイト酸化膜207を形成した。また、実施例1と同じ
要領でアルミニウムのゲイト電極208を形成して、そ
の周囲を陽極酸化物209で被覆した。この様子を図1
0(B)に示す。
Next, the protective layer was removed, the silicon film was patterned into island-like regions 206, and a gate oxide film 207 having a thickness of 50 to 300 nm, preferably 70 to 150 nm was formed by a sputtering method. Further, an aluminum gate electrode 208 was formed in the same manner as in Example 1, and the periphery was covered with an anodic oxide 209. Figure 1 shows this situation.
0 (B).

【0080】その後、P型の不純物として、硼素をイオ
ンドーピング法でシリコン層に自己整合的に注入し、T
FTのソース/ドレイン210、211を形成し、さら
に、図10(C)に示すように、これにKrFレーザー
光を照射して、このイオンドーピングのために結晶性の
劣化したシリコン膜の結晶性を改善せしめた。しかし、
このときにはレーザー光のエネルギー密度は250〜3
00mJ/cm2 と高めに設定した。このため、このT
FTのソース/ドレインのシート抵抗は400〜800
Ω/□と、実施例1のものと同等であった。
Thereafter, as a P-type impurity, boron is implanted into the silicon layer by ion doping in a self-aligned manner.
The source / drain 210 and 211 of FT are formed, and further, as shown in FIG. 10 (C), this is irradiated with KrF laser light, and the crystallinity of the silicon film whose crystallinity is deteriorated due to the ion doping is increased. Was improved. But,
At this time, the energy density of the laser light is 250 to 3
It was set as high as 00 mJ / cm 2 . Therefore, this T
FT source / drain sheet resistance 400-800
Ω / □, which was equivalent to that of Example 1.

【0081】このように、活性層の電界移動度は小さか
ったが、これはアクティブマトリクスのTFTとして使
用するには都合のよいものである。すなわち、ON抵抗
も高いが、OFF抵抗がそれ以上に十分に高いので、従
来のような補助容量を設ける必要がない。特に、ナトリ
ウム等の可動イオンはNチャネル型のMOSでは、リー
ク電流の原因となったが、本実施例ではPチャネル型で
あるので、何ら問題はない。
As described above, although the electric field mobility of the active layer is small, it is convenient for use as an active matrix TFT. That is, although the ON resistance is high, the OFF resistance is sufficiently higher than that, so that it is not necessary to provide an auxiliary capacitor as in the related art. In particular, mobile ions such as sodium cause a leak current in an N-channel MOS, but there is no problem since the present embodiment is a P-channel MOS.

【0082】また、本実施例では最高プロセス温度が窒
化珪素膜あるいは酸化珪素膜作製の際の350℃が限界
で、それ以上の高温ではソーダガラスが軟化する。この
ような著しく低温でのプロセスを要求される場合にはゲ
イト酸化膜の欠陥が問題となる。実施例1の場合には基
板の耐熱性は比較的良好であったので、ゲイト酸化膜を
450℃までの温度でアニールすることができたが、ソ
ーダガラス基板ではそれは不可能である。結果的にはゲ
イト酸化膜中には固定電荷が多数残されることとなる。
この場合の固定電荷は主として正の電荷である。したが
って、Nチャネル型のMOSでは、この固定電荷の影響
でソース/ドレイン間のリークが大きく、実際に使用で
きない。しかし、Pチャネル型のMOSでは、固定電荷
はしきい値電圧に対しては影響があるが、アクティブマ
トリクスの動作で不可欠な低リークという特性は守られ
る。一方、ソース/ドレインは高いエネルギーのレーザ
ーでアニールされたので、シート抵抗が小さく、信号の
遅延が抑えられる。
In the present embodiment, the maximum process temperature is limited to 350 ° C. for forming a silicon nitride film or a silicon oxide film, and at a higher temperature, the soda glass is softened. When a process at such a remarkably low temperature is required, a defect of the gate oxide film becomes a problem. In the case of Example 1, since the heat resistance of the substrate was relatively good, the gate oxide film could be annealed at a temperature up to 450 ° C., but this is not possible with a soda glass substrate. As a result, many fixed charges are left in the gate oxide film.
The fixed charge in this case is mainly a positive charge. Therefore, in the N-channel type MOS, the leak between the source and the drain is large due to the influence of the fixed charge, and the MOS cannot be actually used. However, in the P-channel type MOS, although the fixed charge has an effect on the threshold voltage, the characteristic of low leakage which is indispensable for the operation of the active matrix is maintained. On the other hand, since the source / drain is annealed with a high energy laser, the sheet resistance is small and the signal delay is suppressed.

【0083】その後、ポリイミドによって層間絶縁物2
12を形成し、さらに、画素電極213をITOによっ
て形成した。そして、コンタクトホールを形成して、T
FTのソース/ドレイン領域にアルミニウムで電極21
4、215を形成し、このうち一方の電極215はIT
Oにも接続するようにした。最後に、水素中で300℃
で2時間アニールして、シリコンの水素化を完了した。
Thereafter, the interlayer insulator 2 is made of polyimide.
12, and the pixel electrode 213 was formed by ITO. Then, a contact hole is formed, and T
Electrode 21 made of aluminum on the source / drain region of FT
4, 215 are formed, and one of the electrodes 215 is IT
O was also connected. Finally, in hydrogen at 300 ° C
For 2 hours to complete the hydrogenation of silicon.

【0084】このようにして作製した1枚の基板上にア
クティブマトリクスを4個形成し、これを分断して4枚
のアクティブマトリクスパネルを取り出した。本実施例
で得られたアクティブマトリクスには周辺回路が付属し
ていないので、周辺回路は駆動用のICをTAB等の方
法で接続しなければならない。しかし、基板が従来のa
−SiTFT−AMLCDで使用されていた無アルカリ
ガラス基板よりも安価なソーダガラスであるのでコスト
的には十分に採算が合う。特に大画面で高精彩なパネル
には本実施例で作製したパネルが適していた。図11
に、得られたアクティブマトリックスの概略図を示す。
952がアクティブマトリックスで、951が周辺回路
である。周辺回路951は、ドライバTFTとシフトレ
ジスタを有する。953はアクティブマトリックスの画
素であり、956はアクティブマトリックスのTFT、
954は液晶層、955は補助容量である。
Four active matrices were formed on one substrate thus prepared, and the four active matrices were cut out to take out four active matrix panels. Since a peripheral circuit is not attached to the active matrix obtained in this embodiment, the peripheral circuit must connect a driving IC by TAB or the like. However, if the substrate is a conventional a
-Soda glass is cheaper than the non-alkali glass substrate used in the SiTFT-AMLCD, so it is sufficiently profitable in terms of cost. In particular, the panel manufactured in this example was suitable for a large screen and high definition panel. FIG.
FIG. 1 shows a schematic diagram of the obtained active matrix.
Reference numeral 952 denotes an active matrix, and 951 denotes a peripheral circuit. The peripheral circuit 951 has a driver TFT and a shift register. 953 is an active matrix pixel, 956 is an active matrix TFT,
954 is a liquid crystal layer, and 955 is an auxiliary capacitance.

【0085】例えば、従来のa−SiTFTでは移動度
が0.5〜1.0cm2 /Vs程度であったので、行数
が1000を越えるような大規模なマトリクスには使用
できなかった。しかし、本実施例ではa−Siよりも3
〜10倍も移動度が大きいので何ら問題がないだけでな
く、アナログ的な階調表示にも十分に反応できる。ま
た、ゲイト線もデータ線もアルミニウムであるので特に
対角が20インチを越えるような大きな画面では、信号
の遅延や減衰が著しく低減できる。
For example, since the mobility of the conventional a-Si TFT is about 0.5 to 1.0 cm 2 / Vs, it cannot be used for a large-scale matrix having more than 1000 rows. However, in the present embodiment, it is 3 times higher than a-Si.
Since the mobility is as large as 10 to 10 times, not only there is no problem but also it can sufficiently respond to analog gradation display. In addition, since both the gate line and the data line are made of aluminum, signal delay and attenuation can be significantly reduced, especially on a large screen having a diagonal exceeding 20 inches.

【0086】[0086]

【発明の効果】本発明によって、低温で極めて歩留りよ
くTFTを作製することが出来た。そして、実施例にお
いて示したように本発明を利用して様々なLCDを形成
することができた。これは本発明では、TFTが必要と
する特性を自由に設定できるからである。実施例では示
さなかったが、本発明を単結晶結晶ICやその他のIC
の上にさらに半導体回路を積み重ねるといういわゆる立
体ICを形成することに用いてもよい。
According to the present invention, a TFT can be manufactured at a very low temperature and with a high yield. Then, as shown in the examples, various LCDs could be formed using the present invention. This is because in the present invention, the characteristics required by the TFT can be set freely. Although not shown in the examples, the present invention can be applied to single crystal ICs and other ICs.
It may be used to form a so-called three-dimensional IC in which a semiconductor circuit is further stacked on the substrate.

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

【図1】本発明によるTFTの作製方法を示す。FIG. 1 shows a method for manufacturing a TFT according to the present invention.

【図2】本発明によるTFTの作製方法を示す。FIG. 2 shows a method for manufacturing a TFT according to the present invention.

【図3】本発明によるTFTの作製方法を示す。FIG. 3 shows a method for manufacturing a TFT according to the present invention.

【図4】実施例におけるLCDの動作原理を示す。FIG. 4 shows an operation principle of the LCD in the embodiment.

【図5】実施例におけるLCDのセル構造を示す。FIG. 5 shows a cell structure of the LCD in the embodiment.

【図6】実施例におけるTFTの特性を示す。FIG. 6 shows characteristics of a TFT in an example.

【図7】本発明によるTFTの作製方法を示す。FIG. 7 shows a method for manufacturing a TFT according to the present invention.

【図8】本発明によるTFTの作製方法を示す。FIG. 8 shows a method for manufacturing a TFT according to the present invention.

【図9】本発明によるTFTの作製方法を示す。FIG. 9 shows a method for manufacturing a TFT according to the present invention.

【図10】本発明によるTFTの作製方法を示す。FIG. 10 shows a method for manufacturing a TFT according to the present invention.

【図11】本発明によるアクティブマトリックスと周辺
回路を示す。
FIG. 11 shows an active matrix and peripheral circuits according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 絶縁基板 102 下地酸化膜 103 半導体領域 104 保護絶縁膜 105 島状半導体領域(NTFT用) 106 島状半導体領域(PTFT用) 107 ゲイト絶縁膜 108 ゲイト電極(NTFT用) 109 ゲイト電極(PTFT用) 110 ゲイト電極(アクティブマトリクスa
−SiTFT用) 111〜113 陽極酸化膜 114、115 N型不純物領域 116、117 P型不純物領域 118 層間絶縁物 119 a−Si層(活性層) 120、121 N型マイクロクリスタル領域 122〜124 金属配線 125 画素電極(ITO)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Insulating substrate 102 Base oxide film 103 Semiconductor region 104 Protective insulating film 105 Island-like semiconductor region (for NTFT) 106 Island-like semiconductor region (for PTFT) 107 Gate insulating film 108 Gate electrode (for NTFT) 109 Gate electrode (for PTFT) 110 Gate electrode (active matrix a
−Si TFT) 111 to 113 Anodized film 114, 115 N-type impurity region 116, 117 P-type impurity region 118 Interlayer insulator 119 a-Si layer (active layer) 120, 121 N-type microcrystal region 122 to 124 Metal wiring 125 pixel electrode (ITO)

───────────────────────────────────────────────────── 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 27/092 H01L 27/08 321D 27/08 331 321B ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 27/092 H01L 27/08 321D 27/08 331 321B

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 絶縁基板と、 前記絶縁基板の上方に形成された、P型又はN型の不純
物が添加された領域を含む半導体膜と、 前記半導体膜に接して形成されたゲイト絶縁膜と、 前記ゲイト絶縁膜に接して形成された、側面がテーパー
状のゲイト電極と、 前記ゲイト電極の上方に形成された層間絶縁膜と、 前記層間絶縁膜上に形成され且つ前記P型又はN型の不
純物が添加された領域と接続している配線とを有するこ
とを特徴とする半導体装置。
An insulating substrate, a semiconductor film including a region to which P-type or N-type impurities are added, formed above the insulating substrate; and a gate insulating film formed in contact with the semiconductor film. A gate electrode having a tapered side surface formed in contact with the gate insulating film; an interlayer insulating film formed above the gate electrode; and a P-type or N-type formed on the interlayer insulating film and And a wiring connected to the region to which the impurity is added.
【請求項2】 前記P型又はN型の不純物が添加された
領域は結晶性シリコンからなることを特徴とする請求項
1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the region to which the P-type or N-type impurity is added is made of crystalline silicon.
【請求項3】 前記半導体膜はさらにアモルファスシリ
コンからなる領域を含むことを特徴とする請求項1又は
2記載の半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein said semiconductor film further includes a region made of amorphous silicon.
【請求項4】 前記絶縁基板は無アルカリガラスである
ことを特徴とする請求項1乃至3記載の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein said insulating substrate is made of non-alkali glass.
JP2000249314A 1992-07-06 2000-08-21 Semiconductor device Withdrawn JP2001119037A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000249314A JP2001119037A (en) 1992-07-06 2000-08-21 Semiconductor device

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP20193292 1992-07-06
JP4-201932 1992-07-06
JP4-218324 1992-07-24
JP21832492 1992-07-24
JP2000249314A JP2001119037A (en) 1992-07-06 2000-08-21 Semiconductor device

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP16750293A Division JP3320845B2 (en) 1992-07-06 1993-06-14 Method for manufacturing semiconductor device

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002234009A Division JP3535500B2 (en) 1992-07-06 2002-08-09 Method for manufacturing semiconductor device

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001119037A true JP2001119037A (en) 2001-04-27

Family

ID=27328019

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000249314A Withdrawn JP2001119037A (en) 1992-07-06 2000-08-21 Semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2001119037A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR970010652B1 (en) Semiconductor device and method of for forming the same
US5946561A (en) Semiconductor device and method for forming the same
JP2873632B2 (en) Semiconductor device
KR940008180B1 (en) Liquid crystal electro-optical device
US5572047A (en) Electro-Optic device having pairs of complementary transistors
US6147375A (en) Active matrix display device
US6621103B2 (en) Semiconductor device and active matrix type display
US7564057B1 (en) Semiconductor device having an aluminum nitride film
KR100272537B1 (en) An in plane switching mode liquid crystal display device
JP3320845B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2001235765A (en) Liquid crystal display device
US5767529A (en) Thin-film transistor having a plurality of island-like regions
JPH0659278A (en) Liquid crystal display device and its production
KR100726129B1 (en) Polysilicon-thin film transistor device and method of fabricating the same
JP3535500B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2001119037A (en) Semiconductor device
US7271410B2 (en) Active matrix circuit
JP2742725B2 (en) Display device
JP2852919B2 (en) Liquid crystal display
JP3651731B2 (en) Display device
JPH08339972A (en) Manufacture of thin film transistor and liquid crystal display using it
JP3306293B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
CN100502054C (en) Semiconductor device manufacture method
JP3355178B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3476763B2 (en) Active matrix device

Legal Events

Date Code Title Description
A761 Written withdrawal of application

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761

Effective date: 20050422