JP2002289862A - Method for manufacturing semiconductor thin-film transistor - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor thin-film transistor

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JP2002289862A
JP2002289862A JP2001088839A JP2001088839A JP2002289862A JP 2002289862 A JP2002289862 A JP 2002289862A JP 2001088839 A JP2001088839 A JP 2001088839A JP 2001088839 A JP2001088839 A JP 2001088839A JP 2002289862 A JP2002289862 A JP 2002289862A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To uniformly manufacture a high-performance thin-film transistor in the surface of a substrate. SOLUTION: In a method of manufacturing the thin-film transistor, steps from a base protective layer depositing step to a gate wiring layer depositing step are conducted continuously in a state works are isolated from the external atmosphere of equipment. Thereafter, gate wiring, a gate insulating film, and a semiconductor layer are patterned.

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】本発明は半導体薄膜トランジ
スタの製造方法に関するものである。
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor thin film transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来の半導体薄膜トランジスタの製造方
法を図2を用いて説明する。図2は従来の半導体薄膜ト
ランジスタの製造方法のうちゲート絶縁膜形成工程まで
を示す工程順断面図である。
2. Description of the Related Art A conventional method for manufacturing a semiconductor thin film transistor will be described with reference to FIG. FIG. 2 is a cross-sectional view in the order of steps showing up to the step of forming a gate insulating film in the conventional method of manufacturing a semiconductor thin film transistor.

【0003】まず、基板2−1上に下地保護層として絶
縁膜2−2を形成する(図2(a))。次に、前記基板
上に半導体層2−3をCVD装置またはスパッタリング
装置などで堆積する。半導体層としてポリシリコンなど
の結晶を用いる場合は、その後に前記基板を結晶化装置
に移し、前記半導体層を結晶化する(図2(b))。次
に、前記半導体層2−3上にフォトレジスト2−4を塗
布し、露光、現像によりフォトレジストをパターニング
する(図2(c))。次に前記フォトレジストをマスク
として前記半導体層をエッチングし、半導体層の素子分
離を行う(図2(d))。次に、前記フォトレジストを
アッシングまたは洗浄によって除去する(図2
(e))。次にゲート絶縁膜として絶縁体層2−5を基
板全面に形成する(図2(f))。次にゲート配線層を
形成し、これをパターニングすることによりゲート配線
を形成する(図2(g))。この後、不純物注入工程、
不純物活性化工程、層間絶縁膜形成工程、コンタクトホ
ール形成工程、メタル配線形成工程等を経て、半導体薄
膜トランジスタが完成する(不純物注入工程以降、図示
せず)。
First, an insulating film 2-2 is formed as a base protective layer on a substrate 2-1 (FIG. 2A). Next, the semiconductor layer 2-3 is deposited on the substrate by a CVD apparatus, a sputtering apparatus, or the like. In the case where a crystal such as polysilicon is used as the semiconductor layer, the substrate is transferred to a crystallization apparatus, and the semiconductor layer is crystallized (FIG. 2B). Next, a photoresist 2-4 is applied on the semiconductor layer 2-3, and the photoresist is patterned by exposure and development (FIG. 2C). Next, the semiconductor layer is etched using the photoresist as a mask to perform element isolation of the semiconductor layer (FIG. 2D). Next, the photoresist is removed by ashing or washing (FIG. 2).
(E)). Next, an insulator layer 2-5 is formed on the entire surface of the substrate as a gate insulating film (FIG. 2F). Next, a gate wiring layer is formed and patterned to form a gate wiring (FIG. 2G). After this, an impurity implantation step,
A semiconductor thin film transistor is completed through an impurity activation step, an interlayer insulating film forming step, a contact hole forming step, a metal wiring forming step, etc. (not shown after the impurity implantation step).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の技術では下
地保護層形成後半導体層形成前、および、半導体層形成
後半導体層結晶化前に基板が装置外の雰囲気にさらされ
ることとなり、半導体層が汚染され、薄膜トランジスタ
の性能に深刻な影響を及ぼす恐れがある。また、素子分
離工程では半導体層表面に大気中で直接フォトレジスト
が塗布されるため、アッシングあるいは洗浄によって除
去しきれなかったフォトレジストの成分や、大気中雰囲
気からの汚染物質により、ゲート絶縁膜と半導体との界
面(以後、MOS界面とよぶ)が汚染され、薄膜トラン
ジスタの性能に深刻な影響を及ぼす恐れがある。また、
ゲート配線層のパターニング時に基板上にすでに段差形
状があるため、フォトリソグラフィー工程においてフォ
トレジストの膜厚の不均一性や光の乱反射に起因した配
線幅の不均一性が生じる。
In the above prior art, the substrate is exposed to the atmosphere outside the device after the formation of the base protective layer and before the formation of the semiconductor layer and before the crystallization of the semiconductor layer after the formation of the semiconductor layer. May be contaminated, and seriously affect the performance of the thin film transistor. In the element isolation process, a photoresist is applied directly to the surface of the semiconductor layer in the air, so that components of the photoresist that cannot be completely removed by ashing or cleaning, or contaminants from the atmosphere, cause the gate insulating film to be removed. An interface with a semiconductor (hereinafter, referred to as a MOS interface) is contaminated, which may seriously affect the performance of the thin film transistor. Also,
Since there is already a step on the substrate at the time of patterning the gate wiring layer, unevenness in the thickness of the photoresist and unevenness in the wiring width due to irregular reflection of light occur in the photolithography process.

【0005】この発明の目的は、半導体層やMOS界
面、ゲート絶縁膜中に汚染に起因した特性の劣化がな
く、また、基板面内全面においてゲート配線の幅の不均
一に起因した特性の不均一性のない、高性能で基板面内
全面で均一な半導体薄膜トランジスタ装置を製造する方
法を提供することにある。
An object of the present invention is to prevent deterioration of characteristics due to contamination in a semiconductor layer, a MOS interface, and a gate insulating film, and to prevent characteristics deterioration due to uneven width of a gate wiring over the entire surface of a substrate. An object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor thin film transistor device having high uniformity without uniformity over the entire surface of a substrate.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の半導体薄
膜トランジスタの製造方法は、基板上に、下地保護層と
して第一の絶縁膜を形成する工程と、前記下地保護層の
上に半導体層を形成する工程と、非酸化性雰囲気中で前
記半導体層の結晶化を行う工程と、前記半導体層の上に
ゲート絶縁層として第二の絶縁膜を形成する工程と、前
記ゲート絶縁層の上にゲート配線層を堆積する工程と、
前記ゲート配線層をパターニングしてゲート配線を形成
する工程と、ゲート絶縁層および半導体層をパターニン
グして素子分離する工程とを少なくとも含み、かつ、こ
れらの工程はこの順番に行うことを特徴とする半導体薄
膜トランジスタの製造方法である。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor thin film transistor, comprising: forming a first insulating film as a base protective layer on a substrate; and forming a semiconductor layer on the base protective layer. Forming, crystallizing the semiconductor layer in a non-oxidizing atmosphere, forming a second insulating film as a gate insulating layer on the semiconductor layer, and forming on the gate insulating layer Depositing a gate wiring layer;
Patterning the gate wiring layer to form a gate wiring; and patterning a gate insulating layer and a semiconductor layer to separate elements, and these steps are performed in this order. This is a method for manufacturing a semiconductor thin film transistor.

【0007】請求項2記載の半導体薄膜トランジスタの
製造方法は、前記下地保護層の形成工程から前記ゲート
配線層の堆積工程まで基板を装置外の雰囲気に触れさせ
ない状態で連続して行うことを特徴とする請求項1記載
の半導体薄膜トランジスタの製造方法である。
According to a second aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor thin film transistor, the process is continuously performed from the step of forming the base protective layer to the step of depositing the gate wiring layer without exposing the substrate to an atmosphere outside the device. A method of manufacturing a semiconductor thin film transistor according to claim 1.

【0008】請求項3記載の半導体薄膜トランジスタの
製造方法は、前記半導体層の結晶化はレーザーを照射す
ることにより行うことを特徴とする請求項1または請求
項2記載の半導体薄膜トランジスタの製造方法である。
The method of manufacturing a semiconductor thin film transistor according to claim 3 is characterized in that the crystallization of the semiconductor layer is performed by irradiating a laser. .

【0009】請求項4記載の半導体薄膜トランジスタの
製造方法は、前記半導体層の結晶化は、後にトランジス
タの能動層となる部分のみを選択的に結晶化することを
特徴とする請求項1または請求項2記載の半導体薄膜ト
ランジスタの製造方法である。
In the method of manufacturing a semiconductor thin film transistor according to claim 4, the crystallization of the semiconductor layer is performed by selectively crystallizing only a portion which will later become an active layer of the transistor. 3. A method for manufacturing a semiconductor thin film transistor according to item 2.

【0010】請求項5記載の半導体薄膜トランジスタの
製造方法は、前記半導体層の結晶化はレーザーを照射す
ることにより行うことを特徴とする請求項4記載の半導
体薄膜トランジスタの製造方法である。
According to a fifth aspect of the present invention, in the method of manufacturing a semiconductor thin film transistor, the crystallization of the semiconductor layer is performed by irradiating a laser.

【0011】本発明の電気光学装置の製造方法は、請求
項1乃至5のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造
方法を用いる工程を含むことを特徴する。
A method of manufacturing an electro-optical device according to the present invention includes a step of using the method of manufacturing a thin film transistor according to any one of claims 1 to 5.

【0012】本発明の電気光学装置は、請求項1乃至5
のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法により
製造される薄膜トランジスタを含む。
According to the present invention, there is provided an electro-optical device.
And a thin film transistor manufactured by the method for manufacturing a thin film transistor according to any one of the above.

【0013】なお、電気光学装置とは、例えば、液晶表
示装置、有機エレクトロルミネッセンス素子、及び電気
泳動表示装置である。
Note that the electro-optical device is, for example, a liquid crystal display device, an organic electroluminescence element, and an electrophoretic display device.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて図1を参照しながら説明する。図1はこの発明
による半導体薄膜トランジスタの製造方法のうち、素子
分離工程までを示す工程順断面図である。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings and FIG. FIG. 1 is a cross-sectional view of a method of manufacturing a semiconductor thin film transistor according to the present invention in the order of steps, up to an element isolation step.

【0015】(1.半導体薄膜の形成)本願発明の実施
のためには通常、基板1の上に下地保護層2を形成し
(図1(a))その上に半導体薄膜3を形成する(図1
(b))ので、この一連の形成方法について説明する。
(1. Formation of Semiconductor Thin Film) In order to carry out the present invention, usually, a base protective layer 2 is formed on a substrate 1 (FIG. 1A), and a semiconductor thin film 3 is formed thereon (FIG. 1A). FIG.
(B)) This series of forming methods will be described.

【0016】本発明を適応し得る基板1としては金属等
の導電性物質、シリコン・カーバイト(SiC)やアル
ミナ(Al)や窒化アルミニウム(AlN)等の
セラミック材料、溶融石英やガラス等の透明または非透
明絶縁性物質、シリコンウェーハー等の半導体物質、並
びにそれを加工したLSI基板等が可能である。半導体
膜は基板上に直接又は下地保護層や下部電極等を介して
堆積する。
The substrate 1 to which the present invention can be applied includes conductive materials such as metals, ceramic materials such as silicon carbide (SiC), alumina (Al 2 O 3 ) and aluminum nitride (AlN), fused quartz and glass. And the like, a transparent or non-transparent insulating material, a semiconductor material such as a silicon wafer, and an LSI substrate obtained by processing the same. The semiconductor film is deposited directly on the substrate or via a lower protective layer, a lower electrode, and the like.

【0017】下地保護層2としては酸化硅素膜(SiO
:0<x≦2)や窒化硅素膜(Si:0<x≦
4)等の絶縁性物質が挙げられる。半導体薄膜トランジ
スタを通常のガラス基板上に作成する場合、半導体膜へ
の不純物制御が重要であるため、ガラス基板中に含まれ
ているナトリウム(Na)等の可動イオンが半導体膜中
に混入しない様に下地保護層を形成した後に半導体膜を
堆積する事が好ましい。同じ事情は各種セラミック材料
を基板として用いる場合にも通ずる。下地保護層はセラ
ミック中に添加されている焼結助材原料などの不純物が
半導体部に拡散及び混入するのを防止するのである。金
属材料などの導電性材料を基板として用い、且つ半導体
膜が金属基板と電気的に絶縁されていなければならない
場合には、絶縁性を確保する為に当然下地保護層は必要
不可欠である。更に半導体基板やLSI素子上に半導体
膜を形成する時にはトランジスタ間や配線間の層間絶縁
膜が同時に下地保護層でもある。
A silicon oxide film (SiO 2)
X : 0 <x ≦ 2 or a silicon nitride film (Si 3 N x : 0 <x ≦
4) and the like. When a semiconductor thin film transistor is formed on a normal glass substrate, it is important to control impurities in the semiconductor film, so that mobile ions such as sodium (Na) contained in the glass substrate should not be mixed into the semiconductor film. It is preferable to deposit a semiconductor film after forming the base protective layer. The same situation applies when various ceramic materials are used as the substrate. The undercoat protective layer prevents impurities such as a sintering aid material added to the ceramic from diffusing and mixing into the semiconductor portion. In the case where a conductive material such as a metal material is used as the substrate and the semiconductor film must be electrically insulated from the metal substrate, the underlying protective layer is indispensable to ensure insulation. Further, when a semiconductor film is formed on a semiconductor substrate or an LSI element, an interlayer insulating film between transistors and wirings is also a base protective layer.

【0018】下地保護層はまず基板を純水やアルコール
などの有機溶剤で洗浄した後、基板上に常圧化学気相堆
積法(APCVD法)や低圧化学気相堆積法(LPCV
D法)、プラズマ化学気相堆積法(PECVD法)等の
CVD法或いはスパッター法等で形成する。下地保護層
として酸化硅素膜を用いる場合、常圧化学気相堆積法で
は基板温度を250℃程度から450℃程度としてモノ
シラン(SiH)や酸素を原料として堆積し得る。プ
ラズマ化学気相堆積法やスパッター法では基板温度は室
温から400℃程度である。下地保護層の膜厚は基板か
らの不純物元素の拡散と混入を防ぐのに十分な厚さが必
要で、その値は最小で100nm程度以上である。ロッ
ト間や基板間のばらつきを考慮すると200nm程度以
上が好ましく、300nm程度あれば保護膜としての機
能を十分に果たし得る。下地保護層がIC素子間やこれ
らを結ぶ配線等の層間絶縁膜を兼ねる場合には、通常4
00nmから600nm程度の膜厚となる。絶縁膜が余
りにも厚くなると絶縁膜のストレスに起因するクラック
が生ずる。その為最大膜厚は2μm程度が好ましい。生
産性を考慮する必要が強い場合、絶縁膜厚は1μm程度
が上限である。
The undercoat protective layer is formed by first cleaning the substrate with an organic solvent such as pure water or alcohol, and then depositing the substrate on the substrate by atmospheric pressure chemical vapor deposition (APCVD) or low pressure chemical vapor deposition (LPCV).
D method), a CVD method such as a plasma enhanced chemical vapor deposition method (PECVD method), or a sputtering method. In the case where a silicon oxide film is used as the base protective layer, the atmospheric pressure chemical vapor deposition method can deposit monosilane (SiH 4 ) or oxygen as a raw material at a substrate temperature of about 250 ° C. to about 450 ° C. In the plasma chemical vapor deposition method and the sputtering method, the substrate temperature is from room temperature to about 400 ° C. The thickness of the undercoat protective layer must be sufficient to prevent diffusion and mixing of the impurity element from the substrate, and the value is at least about 100 nm or more. Considering the variation between lots and substrates, the thickness is preferably about 200 nm or more, and if it is about 300 nm, it can sufficiently function as a protective film. When the underlayer protective layer also serves as an interlayer insulating film between IC elements and wiring connecting these, usually 4
The thickness is about 00 to 600 nm. If the insulating film is too thick, cracks occur due to stress in the insulating film. Therefore, the maximum thickness is preferably about 2 μm. When it is strongly necessary to consider productivity, the upper limit of the insulating film thickness is about 1 μm.

【0019】次に半導体薄膜3について説明する。本発
明が適用される半導体膜としてはシリコン(Si)やゲ
ルマニウム(Ge)等の四族単体の半導体膜の他に、シ
リコン・ゲルマニウム(SiGe1−x:0<x<
1)やシリコン・カーバイド(Si1−x:0<x
<1)やゲルマニウム・カーバイド(Ge1−x
0<x<1)等の四族元素複合体の半導体膜、ガリウム
・ヒ素(GaAs)やインジウム・アンチモン(InS
b)等の三族元素と五族元素との複合体化合物半導体
膜、またはカドミウム・セレン(CdSe)等の二族元
素と六族元素との複合体化合物半導体膜等がある。或い
はシリコン・ゲルマニウム・ガリウム・ヒ素(Si
GaAs:x+y+z=1)と云った更なる複
合化合物半導体膜やこれらの半導体膜にリン(P)、ヒ
素(As)、アンチモン(Sb)などのドナー元素を添
加したN型半導体膜、或いはホウ素(B)、アルミニウ
ム(Al)、ガリウム(Ga)、インジウム(In)等
のアクセプター元素を添加したP型半導体膜に対しても
本発明は適応可能である。これら半導体膜はAPCVD
法やLPCVD法、PECVD法等のCVD法、或いは
スパッター法等や蒸着法等のPVD法で形成する。半導
体膜としてシリコン膜を用いる場合、LPCVD法では
基板温度を400℃程度から700℃程度としてジシラ
ン(Si)などを原料として堆積し得る。PEC
VD法ではモノシラン(SiH)などを原料として基
板温度が100℃程度から500℃程度で堆積可能であ
る。スパッター法を用いる時には基板温度は室温から4
00℃程度である。この様に堆積された半導体膜の初期
状態は非晶質や混晶質、微結晶質、或いは多結晶質等様
々な状態があるが、本願発明にあっては初期状態はいず
れの状態であっても構わない。尚本願明細書中では非晶
質の結晶化のみならず、多結晶質や微結晶質の再結晶化
をも含めて総て結晶化と呼ぶ。半導体膜の膜厚はそれを
半導体薄膜トランジスタに用いる時には20nm程度か
ら100nm程度が適している。
Next, the semiconductor thin film 3 will be described. In addition to the group IV single semiconductor film such as a semiconductor film to which the present invention is applied silicon (Si) or germanium (Ge), silicon germanium (Si x Ge 1-x: 0 <x <
1) and silicon carbide (Si x C 1-x: 0 <x
<1) and germanium carbide (Ge x C 1-x:
Semiconductor film of a group 4 element complex such as 0 <x <1), gallium arsenide (GaAs), indium antimony (InS
b) or a composite compound semiconductor film of a Group III element and a Group V element, or a composite compound semiconductor film of a Group II element and a Group 6 element such as cadmium selenium (CdSe). Alternatively, silicon, germanium, gallium, arsenic (Si x G
e y Ga z As z: x + y + z = 1) and the further complex compound semiconductor film say and phosphorus in these semiconductor films (P), arsenic (As), N-type semiconductor obtained by adding a donor element such as antimony (Sb) The present invention is applicable to a film or a P-type semiconductor film to which an acceptor element such as boron (B), aluminum (Al), gallium (Ga), or indium (In) is added. These semiconductor films are formed by APCVD.
It is formed by a CVD method such as an LPCVD method or a PECVD method, or a PVD method such as a sputtering method or an evaporation method. In the case where a silicon film is used as a semiconductor film, disilane (Si 2 H 6 ) or the like can be deposited by using LPCVD at a substrate temperature of about 400 ° C. to about 700 ° C. PEC
In the VD method, deposition can be performed at a substrate temperature of about 100 ° C. to about 500 ° C. using monosilane (SiH 4 ) as a raw material. When using the sputter method, the substrate temperature should be between room temperature and 4
It is about 00 ° C. The initial state of the semiconductor film deposited in this manner has various states such as amorphous, mixed crystal, microcrystalline, and polycrystalline. In the present invention, the initial state is any state. It does not matter. In the specification of the present application, not only amorphous crystallization but also polycrystalline or microcrystalline recrystallization is referred to as crystallization. When the semiconductor film is used for a semiconductor thin film transistor, the thickness is preferably about 20 nm to about 100 nm.

【0020】(2.半導体薄膜の結晶化)基板上に下地
絶縁膜と半導体膜を形成した後、この半導体膜を結晶化
する。結晶化はレーザー照射による結晶化や基板加熱に
よる固相での結晶化など、どのような方法でもよい。こ
こでは通常行われる、レーザー照射によって結晶化する
方法について説明する。
(2. Crystallization of Semiconductor Thin Film) After forming a base insulating film and a semiconductor film on a substrate, the semiconductor film is crystallized. The crystallization may be performed by any method such as crystallization by laser irradiation or crystallization in a solid phase by heating the substrate. Here, a method of crystallization by laser irradiation, which is usually performed, will be described.

【0021】通常、LPCVD法、PECVD法等のC
VD法で堆積させたシリコン膜表面は自然酸化膜で覆わ
れていることが多い。従って、レーザー光を照射する前
にこの自然酸化膜を除去する必要がある。このためには
弗酸溶液に浸してウエットエッチングする方法や、フッ
素を含んだプラズマ中でのドライエッチング等がある。
Usually, C such as LPCVD, PECVD, etc.
The surface of a silicon film deposited by the VD method is often covered with a natural oxide film. Therefore, it is necessary to remove the natural oxide film before irradiating the laser beam. For this purpose, there are a method of wet etching by immersion in a hydrofluoric acid solution, a dry etching in a plasma containing fluorine, and the like.

【0022】次に半導体膜のついた基板をレーザー照射
チャンバーにセットする。レーザー照射チャンバーは一
部分が石英の窓によってできており、チャンバーを真空
に排気した後、真空中もしくは非酸化性ガスによりチャ
ンバー内の雰囲気を置換した後にこの石英窓からレーザ
ー光を照射する。
Next, the substrate provided with the semiconductor film is set in a laser irradiation chamber. A part of the laser irradiation chamber is made of a quartz window, and after evacuating the chamber to vacuum and replacing the atmosphere in the chamber with a vacuum or a non-oxidizing gas, a laser beam is irradiated from the quartz window.

【0023】ここでレーザー光について説明する。レー
ザー光は半導体膜3表面で強く吸収され、その直下の下
地絶縁膜2や基板1にはほとんど吸収されないことが望
まれる。従ってこのレーザー光としては紫外域またはそ
の近傍の波長を持つエキシマレーザー、アルゴンイオン
レーザー、YAGレーザー高調波等が好ましい。また、
半導体薄膜を高温に加熱すると同時に基板へのダメージ
を防ぐためには大出力でしかも極短時間のパルス発振で
あることが必要となる。従って、上記レーザー光の中で
も特にキセノン・クロライド(XeCl)レーザー(波
長308nm)やクリプトンフロライド(KrF)レー
ザー(波長248nm)等のエキシマレーザーが最も適
している。
Here, the laser beam will be described. It is desired that the laser light is strongly absorbed on the surface of the semiconductor film 3 and hardly absorbed by the underlying insulating film 2 and the substrate 1 immediately below. Therefore, as the laser light, an excimer laser, an argon ion laser, a YAG laser harmonic, or the like having a wavelength in or near the ultraviolet region is preferable. Also,
In order to heat the semiconductor thin film to a high temperature and at the same time prevent damage to the substrate, it is necessary to have a large output and pulse oscillation for an extremely short time. Therefore, among the above laser beams, an excimer laser such as a xenon chloride (XeCl) laser (wavelength 308 nm) or a krypton fluoride (KrF) laser (wavelength 248 nm) is most suitable.

【0024】次にこれらのレーザー光の照射方法につい
て説明する。レーザーパルスの強度半値幅は10ns程
度から500ns程度の極短時間である。レーザー照射
は基板を室温(25℃)程度から400℃程度の間と
し、背景真空度が10−4Torr程度から10−9
orr程度の真空中または前記真空度まで排気された後
に非酸化性雰囲気ガスにて置換した後に行う。レーザー
照射の一回の照射面積は対角5mm□程度から60mm
□程度の正方形または長方形状である。レーザー照射の
一回の照射で例えば8mm□の正方形面積が結晶化でき
るビームを用いた場合について説明する。1カ所に1発
のレーザー照射をおこなった後、基板とレーザーとの位
置を相対的に水平方向にわずかにずらす。
Next, a method for irradiating these laser beams will be described. The half width of the laser pulse intensity is very short, about 10 ns to about 500 ns. Laser irradiation is performed on the substrate between room temperature (about 25 ° C.) and about 400 ° C., and the degree of background vacuum is about 10 −4 Torr to about 10 −9 T.
This is performed after the atmosphere is evacuated to about orr or after the air is evacuated to the degree of vacuum and replaced with a non-oxidizing atmosphere gas. The irradiation area for one laser irradiation is from about 5 mm square to 60 mm diagonal.
□ The shape is square or rectangular. A case where a beam that can crystallize a square area of, for example, 8 mm square by one irradiation of laser is described. After one laser irradiation to one place, the position of the substrate and the laser is slightly shifted in the horizontal direction relatively.

【0025】この後再び1発のレーザー照射をおこな
う。このショットアンドスキャンを連続的に繰り返して
いく事によって大面積の基板にも対応できる。更に具体
的には、各照射毎に照射領域を1%程度から99%程度
ずらして行く(例えば50%:先の例では4mm)。最
初に水平方向(X方向)に走査した後、次に垂直方向
(Y方向)に適当量ずらせて、再び水平方向に所定量ず
つずらせて走査し、以後この走査を繰り返して基板全面
に第一回目のレーザー照射を行う。この第一回目のレー
ザー照射エネルギー密度は50mJ/cm程度から6
00mJ/cm程度の間が好ましい。第一回目のレー
ザー照射が終了した後、必要に応じて第二回目のレーザ
ー照射を全面に施す。第二回目のレーザー照射を行う場
合、そのエネルギー密度は一回目より高い値が好まし
く、100mJ/cm程度から1000mJ/cm
程度の間としても良い。走査方法は第一回目のレーザー
照射と同じで正方形状の照射領域をY方向とX方向に適
当量ずらせて走査する。更に必要に応じてエネルギー密
度をより高くした第三回目或いは第四回目のレーザー照
射を行う事も可能で有る。こうした多段階レーザー照射
法を用いるとレーザー照射領域端部に起因するばらつき
を完全に消失させる事が可能になる。多段階レーザー照
射の各回目の照射に限らず通常の一段階照射でも、レー
ザー照射は総て半導体膜が完全溶融するエネルギー密度
より5%程度低いエネルギーで行う。シリコン膜を一旦
完全溶融させてしまうと、液体シリコン膜が過冷却状態
に陥り、結果として高い密度の結晶核発生が起こる。こ
のような現象により形成されるpoly−Si膜は極め
て小さな結晶粒が高密度で存在する、いわゆる微結晶と
いう形態になる。このようなpoly−Si膜は結晶粒
界が多いため膜中欠陥(主にはダングリングボンド)が
大量に存在し、TFTとしては使用に耐えない膜となっ
てしまう。
Thereafter, one laser irradiation is performed again. By continuously repeating the shot and scan, it is possible to cope with a substrate having a large area. More specifically, the irradiation area is shifted from about 1% to about 99% for each irradiation (for example, 50%: 4 mm in the above example). After first scanning in the horizontal direction (X direction), then shifting in the vertical direction (Y direction) by an appropriate amount, scanning again in the horizontal direction by a predetermined amount, and then repeating this scanning to cover the entire surface of the substrate The second laser irradiation is performed. The first laser irradiation energy density is about 50 mJ / cm 2 to 6
It is preferably between about 00 mJ / cm 2 . After the first laser irradiation is completed, a second laser irradiation is performed on the entire surface as necessary. In the case of performing the second laser irradiation, the energy density is preferably higher than that of the first laser irradiation, and is about 100 mJ / cm 2 to 1000 mJ / cm 2.
It may be between degrees. The scanning method is the same as that of the first laser irradiation, and scans the square irradiation area by shifting it by an appropriate amount in the Y direction and the X direction. Further, if necessary, the third or fourth laser irradiation with a higher energy density can be performed. When such a multi-step laser irradiation method is used, it is possible to completely eliminate the variation caused by the end portion of the laser irradiation area. Not only in each of the multi-stage laser irradiations, but also in the ordinary single-stage irradiation, all the laser irradiations are performed at an energy about 5% lower than the energy density at which the semiconductor film is completely melted. Once the silicon film is completely melted, the liquid silicon film falls into a supercooled state, and as a result, high density crystal nuclei are generated. The poly-Si film formed by such a phenomenon has a form of so-called microcrystal in which extremely small crystal grains exist at a high density. Since such a poly-Si film has many crystal grain boundaries, a large amount of defects (mainly dangling bonds) are present in the film, and the film cannot be used as a TFT.

【0026】以上は正方形状のレーザービームを用いた
レーザー結晶化法を述べたが、照射領域形状を幅100
μm程度以上で長さが数10cm以上のライン状とし、
このライン状レーザー光を走査して結晶化を進めても良
い。この場合各照射毎のビームの幅方向の重なりはビー
ム幅の5%程度から95%程度とする。ビーム幅が10
0μmでビーム毎の重なり量が90%で有れば、一回の
照射毎にビームは10μm進むので同一点は10回のレ
ーザー照射を受ける事となる。通常半導体膜を基板全体
で均一に結晶化させるには少なくとも5回程度以上のレ
ーザー照射が望まれるので、照射毎のビームの重なり量
は80%程度以上が求められる。高い結晶性の多結晶膜
を確実に得るには同一点が10回程度から30回程度の
照射が行われる様に重なり量を90%程度から97%程
度へと調整するのが好ましい。ラインビームを用いるこ
とによって1方向のスキャニングで広い面積の結晶化が
できるので、前述の正方形ビームに比べてスループット
を高められるというメリットがえられる。このときの最
大照射エネルギー密度は前述の条件を踏襲する。
The laser crystallization method using a square laser beam has been described above.
A line with a length of several tens cm or more with a length of about μm or more,
The crystallization may be advanced by scanning this linear laser light. In this case, the overlap in the width direction of the beam for each irradiation is about 5% to about 95% of the beam width. 10 beam width
If the overlap amount of each beam is 90% at 0 μm, the beam advances by 10 μm for each irradiation, so that the same point receives 10 laser irradiations. Normally, at least about five times of laser irradiation is desired to uniformly crystallize the semiconductor film over the entire substrate, so that the beam overlap amount for each irradiation needs to be about 80% or more. In order to reliably obtain a polycrystalline film having high crystallinity, it is preferable to adjust the overlap amount from about 90% to about 97% so that the same point is irradiated about 10 to 30 times. By using a line beam, crystallization of a large area can be performed by scanning in one direction, so that there is an advantage that the throughput can be increased as compared with the above-described square beam. The maximum irradiation energy density at this time follows the above-mentioned condition.

【0027】ここでレーザー結晶化工程での基板加熱に
ついて説明する。先に述べたようにレーザー照射により
半導体薄膜は溶融・結晶化するので、シリコン膜の温度
は1400℃以上に上昇し、その後基板への熱拡散によ
り1010(K/s)程度のレートで急冷される。すな
わち、レーザーを照射してからせいぜい100nsで溶
融および結晶成長が完了するのである。これから容易に
推察できるように、結晶粒界の形成時間が極端に短時間
であるためシリコン原子同士が良好な結合を形成でき
ず、結晶粒界ではダングリングボンドが大量に発生する
という結果になる。これらダングリングボンドが捕獲準
位を形成する。結果として、レーザー結晶化のような高
速の結晶成長では結晶粒界に1012(cm−2)以上の
捕獲準位が発生する。これは例えば結晶粒径が50n
m、膜厚が50nmのpoly−Si膜の場合、単位体
積あたり1012(cm−2)以上の捕獲準位を有するこ
とになる。この高い捕獲準位密度は400℃程度の基板
加熱をおこなってもほとんど低減されない。これは、結
晶粒界形成時間は基板加熱程度では変わらないからであ
る。このように、レーザー結晶化過程の制御に関して基
板加熱はほとんど必要ないのである。言い換えると、レ
ーザー結晶化過程での基板温度には特に制限がないとい
える。
Here, substrate heating in the laser crystallization step will be described. As described above, since the semiconductor thin film is melted and crystallized by laser irradiation, the temperature of the silicon film rises to 1400 ° C. or higher, and then is rapidly cooled at a rate of about 10 10 (K / s) by thermal diffusion to the substrate. Is done. That is, melting and crystal growth are completed at most 100 ns after laser irradiation. As can be easily inferred from this, the formation time of the crystal grain boundaries is extremely short, so that good bonding between silicon atoms cannot be formed, and a large amount of dangling bonds is generated at the crystal grain boundaries. . These dangling bonds form trap levels. As a result, in high-speed crystal growth such as laser crystallization, a trap level of 10 12 (cm −2 ) or more is generated at a crystal grain boundary. This means that the crystal grain size is 50n, for example.
In the case of a poly-Si film having a thickness of 50 nm and a thickness of 50 nm, the poly-Si film has a capture level of 10 12 (cm −2 ) or more per unit volume. This high trap level density is hardly reduced even when the substrate is heated to about 400 ° C. This is because the crystal grain boundary formation time is not changed by heating the substrate. As described above, almost no substrate heating is required for controlling the laser crystallization process. In other words, it can be said that there is no particular limitation on the substrate temperature during the laser crystallization process.

【0028】半導体薄膜トランジスタの特性を向上させ
る、あるいはバラツキを低減させるためには、むしろレ
ーザー結晶化過程に引き続く工程を基板が装置外雰囲気
にさらされない状態、具体的には真空中連続などでおこ
なうとより効果的である。これは真空中でプロセスをお
こなうことが捕獲準位の制御に圧倒的に有利だからであ
る。特にバラツキ制御に重要なレーザー結晶化、プラズ
マ処理およびゲート絶縁膜形成は少なくとも装置外雰囲
気にさらされない状態で連続プロセスでおこなうことが
望まれる。連続プロセスをおこなう場合、それらのプロ
セス間で基板温度が一定若しくは後の工程ほど基板温度
が低くなることが極めて重要である。なぜならば、真空
中で基板の温度を上げたり下げたりすることは工程のス
ループットを極端に低下させることになるからである。
真空中連続プロセスでは、真空ロボットによる基板搬送
中に必ず基板温度が低下するので、工程を追うにつれ処
理温度が低下するような処理は有効である。この観点に
立って考えると、真空中連続プロセスを前提とした場合
レーザー結晶化をおこなう場合の基板温度は温度に左右
されやすいプロセスに合わせることが有効である。後述
するが、特にプラズマ処理やゲート絶縁膜形成プロセス
により形成されるMOS界面の界面準位密度が基板温度
により強く影響されるためレーザー結晶化はゲート絶縁
膜形成プロセスの温度を基準としてこれと同等あるいは
高い温度に合わせるのがよい。具体的には300℃程度
が望ましい。
In order to improve the characteristics of the semiconductor thin film transistor or to reduce the variation, it is preferable that the step following the laser crystallization step is performed in a state where the substrate is not exposed to the atmosphere outside the apparatus, specifically, in a continuous state in a vacuum. More effective. This is because performing the process in a vacuum is overwhelmingly advantageous for controlling the trap level. In particular, it is desired that laser crystallization, plasma treatment, and gate insulating film formation, which are important for variation control, be performed at least in a continuous process without being exposed to an atmosphere outside the apparatus. When performing continuous processes, it is extremely important that the substrate temperature be constant between those processes or that the substrate temperature be lower in later steps. This is because raising or lowering the temperature of the substrate in a vacuum significantly reduces the throughput of the process.
In a continuous process in a vacuum, the substrate temperature always drops during the transfer of the substrate by the vacuum robot, and therefore, a process in which the processing temperature decreases as the process proceeds is effective. From this viewpoint, it is effective to adjust the substrate temperature in the case of performing laser crystallization to a process that is easily affected by temperature, assuming a continuous process in a vacuum. As will be described later, in particular, since the interface state density at the MOS interface formed by the plasma treatment or the gate insulating film forming process is strongly affected by the substrate temperature, laser crystallization is equivalent to the temperature of the gate insulating film forming process. Alternatively, it is better to adjust to a high temperature. Specifically, about 300 ° C. is desirable.

【0029】ここまでは一般的に行われる基板全面にレ
ーザーを照射して半導体膜を結晶化する方法について述
べてきたが、半導体膜の結晶化は後にトランジスタの能
動層となる部分のみ行うようにしてもよい。なぜなら、
トランジスタの能動層部分以外は後の素子分離工程で除
去されてしまうためである。レーザー照射を基板全面に
スキャンすることなく、トランジスタの能動層部分のみ
に行うことによるメリットは、レーザー照射工程でのス
ループット向上のほかに、後の素子分離工程が容易とな
ることもあげられる。この素子分離工程の容易さについ
ては後述する。
Although the method of crystallization of a semiconductor film by irradiating a laser to the entire surface of a substrate, which has been generally performed, has been described above, the crystallization of the semiconductor film is performed only in a portion which will later become an active layer of a transistor. You may. Because
This is because portions other than the active layer portion of the transistor are removed in a later element isolation step. The advantage of performing laser irradiation only on the active layer portion of the transistor without scanning the entire surface of the substrate is that, in addition to the improvement of the throughput in the laser irradiation step, the subsequent element separation step becomes easier. The ease of this element isolation step will be described later.

【0030】(3.ゲート絶縁膜形成)poly−Si
膜形成と同時に重要なプロセスは高品質なMOS界面を
形成する工程である。poly−Si表面に存在するシ
リコン原子にうまく酸素原子を結合させて界面順位密度
を低減させる必要がある。シリコン膜表面にはおよそ1
15(cm−2)の結合手が存在するので、これらの
ほとんどがSiOと清浄な化学結合を形成することが
重要となる。TFTのトランジスタ特性を良好なものに
するには、界面順位密度を1010(cm−2)程度に
抑える必要がある。すなわち、10万個のシリコン結合
手に対して1個程度の欠陥しか許容されず、あとの結合
手は酸素原子と秩序正しく結合をしていなければならな
いという大変厳しいものである。
(3. Formation of Gate Insulating Film) poly-Si
An important process at the same time as film formation is a step of forming a high quality MOS interface. It is necessary to reduce the interface order density by successfully bonding oxygen atoms to silicon atoms existing on the poly-Si surface. About 1 on the silicon film surface
Since there are 0 15 (cm −2 ) bonds, it is important that most of them form a clean chemical bond with SiO 2 . In order to improve the transistor characteristics of the TFT, it is necessary to suppress the interface order density to about 10 10 (cm −2 ). That is, only about one defect is allowed for 100,000 silicon bonds, and the other bonds must be bonded to oxygen atoms in an orderly manner, which is very severe.

【0031】そこで、上記のような厳しい要求を満たす
ために、前記半導体層の結晶化を行った後に素子分離を
行う前に、半導体層3の上にゲート絶縁層として絶縁膜
4を形成する(図1(c))。絶縁膜の形成方法として
は基板上に常圧化学気相堆積法(APCVD法)や低圧
化学気相堆積法(LPCVD法)、プラズマ化学気相堆
積法(PECVD法)等のCVD法或いはスパッター法
等であり、いずれの方法を用いても構わない。通常はゲ
ート絶縁膜形成工程前に素子分離を行うが、本発明では
ここでは素子分離を行わないで先にゲート絶縁膜を形成
することが重要である。なぜならば、ゲート絶縁膜形成
前に素子分離を行うと、結晶化した半導体表面に直接フ
ォトレジストを塗布することとなり、そのフォトレジス
トをマスクとしてエッチングにより素子分離した後、ア
ッシングなどで除去しきれなかったフォトレジストの有
機成分が界面準位形成の原因となる恐れがあるからであ
る。さらに、前記半導体層を結晶化した基板を装置外雰
囲気に触れさせることなく、装置外雰囲気と隔離した状
態で、絶縁膜形成工程に移ることが望ましい。装置外の
雰囲気、具体的には大気などからの汚染物質により、M
OS界面が汚染され、界面準位形成の原因になる恐れが
あるからである。
Therefore, in order to satisfy the above strict requirements, an insulating film 4 is formed as a gate insulating layer on the semiconductor layer 3 after the crystallization of the semiconductor layer and before element isolation ( FIG. 1 (c)). As a method for forming the insulating film, a CVD method such as an atmospheric pressure chemical vapor deposition method (APCVD method), a low pressure chemical vapor deposition method (LPCVD method), a plasma chemical vapor deposition method (PECVD method), or a sputtering method on a substrate. Etc., and any method may be used. Normally, element isolation is performed before the gate insulating film forming step, but in the present invention, it is important to form the gate insulating film first without performing element isolation. This is because if element isolation is performed before the gate insulating film is formed, a photoresist is directly applied to the crystallized semiconductor surface, and after the element is isolated by etching using the photoresist as a mask, it cannot be removed by ashing or the like. This is because the organic components of the photoresist may cause the formation of interface states. Further, it is desirable that the substrate in which the semiconductor layer is crystallized is not exposed to the atmosphere outside the device, and is moved to the insulating film forming step in a state of being isolated from the atmosphere outside the device. Due to contaminants from the atmosphere outside the device, specifically the air, M
This is because the OS interface is contaminated and may cause the formation of interface states.

【0032】また、ゲート絶縁膜形成工程前、または、
ゲート絶縁膜形成工程後、または、その前後両方で、半
導体層やゲート絶縁膜の欠陥低減を目的として、プラズ
マ処理や熱処理を行ってもよい。プラズマ処理としては
水素プラズマや酸素プラズマなどを用いる場合が多い。
熱処理方法としては、窒素雰囲気中、酸素雰囲気中、水
蒸気雰囲気中、あるいはそれらの混合ガス雰囲気中で行
われる場合が多く、いずれも、特に酸化膜中の欠陥やM
OS界面における欠陥の低減を目的として行われる。
Further, before the step of forming a gate insulating film, or
After the gate insulating film formation step or before and after the step, plasma treatment or heat treatment may be performed for the purpose of reducing defects in the semiconductor layer or the gate insulating film. As the plasma treatment, hydrogen plasma, oxygen plasma, or the like is often used.
In many cases, the heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere, an oxygen atmosphere, a water vapor atmosphere, or a mixed gas atmosphere thereof.
This is performed for the purpose of reducing defects at the OS interface.

【0033】(4.ゲート配線形成)次にゲート配線層
5を堆積する(図1(d))。この材質は電気抵抗が低
く、350℃程度の熱工程に対して安定である事が望ま
れ、例えばタンタル、タングステン、クロム等の高融点
金属がふさわしい。また、イオン・ドーピングによって
ソース、ドレインを形成する場合、水素のチャネリング
を防止するためにこのゲート電極の膜厚がおよそ700
nm程度必要になる。前記高融点金属の中で700nm
もの膜厚で成膜しても膜ストレスによるクラックが生じ
ない材料となると、タンタルが最もふさわしい。ゲート
配線層の堆積はスパッタ法、CVD法、蒸着法など、ど
のような方法を用いても構わない。ここで重要なのは処
理工程順であり、基板上に下地絶縁層を形成する工程か
らゲート配線層堆積工程まで一度もパターニングを行わ
ないということが重要なのである。ゲート配線層堆積ま
でパターニングを行わないことによって、この工程ま
で、連続で装置外の雰囲気にさらされることなく処理を
行うことも可能となり、また、装置外の雰囲気にさらさ
れる場合であっても、半導体層のチャネルとなる部分が
直接フォトレジストあるいはその副生成物によって汚染
されることなく処理を行うことが可能となる。この方法
によれば、半導体薄膜トランジスタの半導体層、半導体
とゲート絶縁層の界面、ゲート絶縁膜中、ゲート絶縁膜
とゲート配線の界面に汚染物質が入ることがなくなるた
め、それらに起因したトランジスタ特性の劣化を抑える
ことが可能となる。
(4. Formation of Gate Wiring) Next, a gate wiring layer 5 is deposited (FIG. 1D). This material is desired to have a low electric resistance and to be stable to a heat process at about 350 ° C., for example, a high melting point metal such as tantalum, tungsten, and chromium is suitable. When the source and the drain are formed by ion doping, the thickness of the gate electrode is set to about 700 to prevent the channeling of hydrogen.
nm is required. 700 nm among the refractory metals
Tantalum is most suitable for a material that does not cause cracks due to film stress even when formed with a large film thickness. The gate wiring layer may be deposited by any method such as a sputtering method, a CVD method, and an evaporation method. What is important here is the order of the processing steps, and it is important that no patterning is performed once from the step of forming the base insulating layer on the substrate to the step of depositing the gate wiring layer. By not performing patterning until the gate wiring layer is deposited, it is possible to continuously perform processing up to this step without being exposed to an atmosphere outside the apparatus, and even when exposed to an atmosphere outside the apparatus, Processing can be performed without directly contaminating a portion of the semiconductor layer to be a channel with a photoresist or a by-product thereof. According to this method, contaminants do not enter the semiconductor layer of the semiconductor thin film transistor, the interface between the semiconductor and the gate insulating layer, in the gate insulating film, and at the interface between the gate insulating film and the gate wiring. Deterioration can be suppressed.

【0034】次に前記ゲート配線層5をパターニングし
てゲート配線を形成する(図1(e))。この時のパタ
ーニングは通常のフォトリソグラフィーとエッチングに
より行う。この工程で前記基板は初めてパターニングを
されることになるため、フォトレジストの塗布、露光の
段階では基板は全くの平坦である。したがって、ゲート
配線のような加工寸法の正確さを要求される工程にあっ
ては極めて有利である。なぜならば、パターニングによ
り段差形状となった基板上にフォトレジストを塗布する
場合、フォトレジストの膜厚に局所的なムラが発生し、
この後の露光工程においてフォトレジストが厚い部分で
は露光不足が、薄い部分では露光過多が起き、ゲート配
線幅の均一性が低下するという問題があるからである。
また、一般的にゲート配線層に用いられる材料は金属で
あり、反射率が高いため、基板に段差形状がある場合、
露光時に基板上の段差部分において乱反射が起こり、局
所的に露光過多となる部分が発生する。これもゲート配
線の加工寸法の均一性を劣化させる要因となる。本発明
の工程順に処理をすれば、ゲート配線パターニング工程
での配線幅均一性を向上させることができるのである。
Next, the gate wiring layer 5 is patterned to form a gate wiring (FIG. 1E). The patterning at this time is performed by ordinary photolithography and etching. Since the substrate is patterned for the first time in this step, the substrate is completely flat at the stage of applying and exposing the photoresist. Therefore, it is extremely advantageous in a process such as a gate wiring in which accuracy of processing dimensions is required. Because, when a photoresist is applied on a substrate having a stepped shape due to patterning, local unevenness occurs in the thickness of the photoresist,
This is because, in the subsequent exposure step, insufficient exposure occurs in a portion where the photoresist is thick, and excessive exposure occurs in a portion where the photoresist is thin, resulting in a problem that the uniformity of the gate wiring width is reduced.
In addition, the material generally used for the gate wiring layer is a metal and has a high reflectance, so that when the substrate has a stepped shape,
At the time of exposure, irregular reflection occurs at a step portion on the substrate, and a portion where the exposure is excessively large occurs. This also becomes a factor of deteriorating the uniformity of the processing dimensions of the gate wiring. If the processing is performed in the order of the steps of the present invention, the wiring width uniformity in the gate wiring patterning step can be improved.

【0035】(5.不純物注入工程)引き続いて半導体
膜に不純物イオン注入を行ってソース・ドレイン領域を
形成する。この時ゲート電極がイオン注入のマスクとな
っているので、チャンネルはゲート電極下のみに形成さ
れる自己整合構造となる。不純物イオン注入は質量非分
離型イオン注入装置を用いて注入不純物元素の水素化物
と水素を注入するイオン・ドーピング法と、質量分離型
イオン注入装置を用いて所望の不純物元素のみを注入す
るイオン打ち込み法の二種類が適応され得る。イオン・
ドーピング法の原料ガスとしては水素中に希釈された濃
度0.1%程度から10%程度のホスフィン(PH
やジボラン(B)等の注入不純物元素の水素化物
を用いる。イオン打ち込み法では所望の不純物元素のみ
を注入した後に引き続いて水素イオン(プロトンや水素
分子イオン)を注入する。MOS界面やゲート絶縁膜を
安定に保つ為には、イオン・ドーピング法にしろイオン
打ち込み法にしろイオン注入時の基板温度は350℃以
下である事が好ましい。一方注入不純物の活性化を35
0℃以下の低温にて常に安定的に行うには、イオン注入
時の基板温度は200℃以上である事が望ましい。トラ
ンジスタのしきい値電圧を調整する為にチャンネル・ド
ープ行うとか、或いはLDD構造を作成するといった様
に低濃度に注入された不純物イオンを低温で確実に活性
化するには、イオン注入時の基板温度は250℃以上で
ある事が必要となる。この様に基板温度が高い状態でイ
オン注入を行うと、半導体膜のイオン注入に伴う結晶壊
破の際に再結晶化も同時に生じ、結果としてイオン注入
部の非晶質化を防ぐ事が出来るのである。即ちイオン注
入された領域は注入後も依然として結晶質として残り、
その後の活性化温度が350℃程度以下と低温であって
も注入イオンの活性化が可能になる。CMOSTFTを
作成する時はポリイミド樹脂等の適当なマスク材を用い
てNMOS又はPMOSの一方を交互にマスクで覆い、
上述の方法にてそれぞれのイオン注入を行う。
(5. Impurity Implantation Step) Subsequently, impurity ions are implanted into the semiconductor film to form source / drain regions. At this time, since the gate electrode serves as a mask for ion implantation, the channel has a self-aligned structure formed only under the gate electrode. Impurity ion implantation is an ion doping method in which hydride and hydrogen of an impurity element are implanted using a mass non-separable ion implanter, and an ion implantation method in which only a desired impurity element is implanted using a mass separable ion implanter. Two types of law can be applied. ion·
Phosphine (PH 3 ) having a concentration of about 0.1% to about 10% diluted in hydrogen is used as a source gas for the doping method.
And a hydride of an implantation impurity element such as diborane (B 2 H 6 ) or the like. In the ion implantation method, only a desired impurity element is implanted, and then hydrogen ions (protons or hydrogen molecular ions) are implanted. In order to keep the MOS interface and the gate insulating film stable, it is preferable that the substrate temperature at the time of ion implantation be 350 ° C. or lower regardless of the ion doping method or the ion implantation method. On the other hand, the activation of the implanted impurity is 35
For stable operation at a low temperature of 0 ° C. or less, it is desirable that the substrate temperature at the time of ion implantation be 200 ° C. or more. In order to reliably activate low-concentration impurity ions at a low temperature such as channel doping to adjust the threshold voltage of a transistor or to form an LDD structure, the substrate at the time of ion implantation is required. The temperature needs to be 250 ° C. or higher. When the ion implantation is performed in such a state where the substrate temperature is high, recrystallization occurs at the same time as the crystal breakage accompanying the ion implantation of the semiconductor film, and as a result, it is possible to prevent the ion implantation portion from becoming amorphous. It is. That is, the ion-implanted region still remains crystalline after the implantation,
Even if the subsequent activation temperature is as low as about 350 ° C. or less, activation of the implanted ions becomes possible. When creating a CMOS TFT, one of NMOS or PMOS is alternately covered with a mask using an appropriate mask material such as polyimide resin,
Each ion implantation is performed by the above-described method.

【0036】(6.素子分離工程)ここでは図1(f)
に示すように絶縁膜4と半導体膜3を連続でエッチング
する。絶縁膜4およびゲート配線5の上にフォトリソグ
ラフィーによりトランジスタの能動層となる部分だけが
残るようにパターンを形成した後、ウエットまたはドラ
イエッチングによりゲート絶縁膜をエッチングする。こ
のとき、ゲート配線のトランジスタ部分以外はフォトレ
ジストにより覆われていないため、ゲート配線材料とゲ
ート絶縁膜のエッチングの選択比が大きな条件で処理を
行う必要がある。ただし、トランジスタ部分はフォトレ
ジストにより覆われているため、トランジスタの性能を
決める重要なパラメータであるゲート長に影響はない。
引き続き半導体膜をウエットまたはドライエッチングに
よりエッチングする。この時点ではトランジスタの能動
層となる部分以外では、ゲート配線下にゲート絶縁膜を
挟んで半導体層が存在する。したがって、そのゲート配
線下の半導体層を除去するために本工程でのエッチング
は等方的なエッチング方法でなければならない。また、
半導体層の結晶化工程においてトランジスタの能動層と
なる部分のみにレーザーを照射して結晶化を行った場合
には、半導体層のエッチング時には結晶質半導体と非晶
質半導体との間で、選択比が大きい条件でエッチングす
ることによって、トランジスタの能動層とならない部分
の半導体層を容易に除去することができる。また、素子
間が十分に離れている場合には非晶質半導体は電気抵抗
が結晶半導体に比べて十分大きいため、トランジスタの
能動層となる部分以外のゲート配線下の非晶質半導体層
は除去する必要はない。
(6. Element Isolation Step) Here, FIG.
As shown in FIG. 7, the insulating film 4 and the semiconductor film 3 are continuously etched. After a pattern is formed on the insulating film 4 and the gate wiring 5 by photolithography so that only a portion to be an active layer of the transistor remains, the gate insulating film is etched by wet or dry etching. At this time, since the portions other than the transistor portion of the gate wiring are not covered with the photoresist, it is necessary to perform the processing under the condition that the selection ratio of the gate wiring material and the etching of the gate insulating film is large. However, since the transistor portion is covered with the photoresist, the gate length, which is an important parameter that determines the performance of the transistor, is not affected.
Subsequently, the semiconductor film is etched by wet or dry etching. At this time, a semiconductor layer exists under a gate wiring with a gate insulating film interposed therebetween, except for a portion to be an active layer of the transistor. Therefore, the etching in this step must be an isotropic etching method in order to remove the semiconductor layer under the gate wiring. Also,
In the case where the semiconductor layer is crystallized by irradiating only a portion to be an active layer of the transistor with a laser in the crystallization step, the selectivity between the crystalline semiconductor and the amorphous semiconductor during etching of the semiconductor layer is increased. By etching under the condition that the value of is large, a portion of the semiconductor layer that does not become an active layer of the transistor can be easily removed. In addition, when the elements are sufficiently separated, the amorphous semiconductor has a sufficiently large electric resistance as compared with the crystalline semiconductor, so that the amorphous semiconductor layer under the gate wiring other than the portion that becomes the active layer of the transistor is removed. do not have to.

【0037】(7.以降の工程)ここまでの工程で半導
体層の素子分離が完了し、ゲート配線形成も完了してい
るため、基板上に層間絶縁膜6をCVDなどを用いて堆
積し、前記層間絶縁膜およびゲート絶縁膜のソース、ド
レイン部分にコンタクトホールを開孔し、ソース・ドレ
イン取り出し電極7と配線をPVD法やCVD法などで
形成することにより薄膜トランジスタが完成する(図1
(g))
(7. Subsequent Steps) Since the isolation of the semiconductor layer and the formation of the gate wiring have been completed in the steps so far, the interlayer insulating film 6 is deposited on the substrate by CVD or the like. Contact holes are formed in the source and drain portions of the interlayer insulating film and the gate insulating film, and a source / drain extraction electrode 7 and a wiring are formed by a PVD method, a CVD method, or the like, thereby completing a thin film transistor (FIG. 1).
(G))

【0038】[0038]

【実施例】本発明の実施例を図1にそって説明する。本
発明で用いられる基板及び下地保護膜に関しては前述の
説明に準ずるが、ここでは基板の一例として300mm
×300mmの正方形状汎用無アルカリガラス1を用い
る。まず基板1上に絶縁性物質である下地保護膜2を形
成する。ここでは平行平板型PECVD装置にて500
nm程度の膜厚を有する酸化硅素膜を堆積する。次に後
に薄膜トランジスタの能動層となる真性シリコン膜等の
半導体膜3を堆積する。半導体膜の厚みは50nm程度
で有る。本例では高真空型LPCVD装置を用いて、原
料ガスで有るジシラン(Si)を200SCCM
流し、425℃の堆積温度で非晶質シリコン膜103を
堆積する。まず高真空型LPCVD装置の反応室を25
0℃とした状態で反応室の内部に複数枚(例えば17
枚)の基板を表側を下向きとして配置する。こうした後
にターボ分子ポンプの運転を開始する。ターボ分子ポン
プが定常回転に達した後、反応室内の温度を約1時間掛
けて250℃から425℃の堆積温度に迄上昇させる。
昇温開始後の最初の10分間は反応室にガスを全く導入
せず真空中で昇温を行い、しかる後純度が99.999
9%以上の窒素ガスを300SCCM流し続ける。この
時の反応室内における平衡圧力は、3.0×10−3
orrで有る。堆積温度に到達した後、原料ガスである
ジシラン(Si)を200SCCM流すと共に、
純度が99.9999%以上の希釈用ヘリウム(He)
を1000SCCM流す。堆積開始直後の反応室内圧力
は凡そ0.85Torrで有る。堆積の進行と共に反応
室内の圧力は徐々に上昇し、堆積終了直前の圧力は凡そ
1.25Torrと成る。斯様に堆積したシリコン膜
(103)は基板の周辺部約7mmを除いた286mm
角の領域内に於いて、その膜厚変動は±5%以内で有
る。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. The substrate and the underlying protective film used in the present invention conform to the above description, but here, as an example of the substrate, 300 mm
A 300 mm square general-purpose non-alkali glass 1 is used. First, a base protective film 2 which is an insulating material is formed on a substrate 1. Here, 500 with a parallel plate type PECVD equipment
A silicon oxide film having a thickness of about nm is deposited. Next, a semiconductor film 3 such as an intrinsic silicon film to be an active layer of a thin film transistor is deposited later. The thickness of the semiconductor film is about 50 nm. In this example, disilane (Si 2 H 6 ) as a source gas was supplied at 200 SCCM using a high vacuum LPCVD apparatus.
The amorphous silicon film 103 is deposited at a deposition temperature of 425 ° C. First, the reaction chamber of the high vacuum LPCVD apparatus is 25
At a temperature of 0 ° C., a plurality of sheets (for example, 17
Are placed with their front sides facing downward. After this, the operation of the turbo-molecular pump is started. After the turbo-molecular pump reaches steady rotation, the temperature in the reaction chamber is raised from 250 ° C. to a deposition temperature of 425 ° C. over about one hour.
During the first 10 minutes after the start of the temperature rise, the temperature was raised in a vacuum without introducing any gas into the reaction chamber, and then the purity was 99.999.
The nitrogen gas of 9% or more is kept flowing at 300 SCCM. The equilibrium pressure in the reaction chamber at this time is 3.0 × 10 −3 T
orr. After reaching the deposition temperature, disilane (Si 2 H 6 ) as a source gas is flowed at 200 SCCM,
Helium (He) for dilution with a purity of 99.9999% or more
At 1000 SCCM. The pressure in the reaction chamber immediately after the start of the deposition is about 0.85 Torr. As the deposition proceeds, the pressure in the reaction chamber gradually increases, and the pressure immediately before the end of the deposition becomes approximately 1.25 Torr. The silicon film (103) thus deposited has a thickness of 286 mm except for about 7 mm at the periphery of the substrate.
Within the corner region, the variation in the film thickness is within ± 5%.

【0039】次にレーザー結晶化を行うのであるが、ア
モルファスシリコンを堆積するチャンバーからレーザー
を照射するチャンバーまでは真空中でロボットにより基
板搬送する。これによって、シリコン膜表面の環境から
の汚染を最小限にすることができる。
Next, laser crystallization is performed. The substrate is transferred by a robot in a vacuum from a chamber for depositing amorphous silicon to a chamber for irradiating a laser. As a result, contamination of the silicon film surface from the environment can be minimized.

【0040】次にレーザー光の照射をおこなう。本例で
はキセノン・クロライド(XeCl)のエキシマレーザ
ー(波長:308nm)を照射する。レーザーパルスの
強度半値幅(時間に対する半値幅)は25nsである。
真空排気された真空チャンバーに基板をセットし、基板
温度を300度℃まで上昇させる。一回のレーザー照射
面積は長さ300mm×幅300μmのライン状で、照
射面でのエネルギー密度は400mJ/cmである。
このレーザー光を幅方向に90%ずつ重ねつつ(つまり
照射するごとに30μmづつ)相対的にずらしながら照
射を繰り返す(図3参照)。こうして一辺300mmの
基板全体のアモルファスシリコンを結晶化する。結晶化
によるラフネスの発生を最小限に抑えるために、ライン
ビームの幅方向にはエッジ領域が前後にそれぞれ200
μm(すなわち、弱いエネルギー密度の領域)があり、
a−Si膜には400mJ/cmのエネルギー密度の
レーザー照射が施される前に、これより低いエネルギー
でのレーザー照射がおこなわれる。このように段階的に
照射エネルギーを増加させることによって、表面ラフネ
スを抑制しながら結晶化をおこなう。
Next, laser light irradiation is performed. In this embodiment, an excimer laser (wavelength: 308 nm) of xenon chloride (XeCl) is applied. The half width of the laser pulse intensity (half width with respect to time) is 25 ns.
The substrate is set in the evacuated vacuum chamber, and the substrate temperature is raised to 300 ° C. One laser irradiation area has a line shape of 300 mm length × 300 μm width, and the energy density on the irradiation surface is 400 mJ / cm 2 .
Irradiation is repeated while overlapping the laser beams by 90% in the width direction (that is, by 30 μm each time the laser beam is irradiated) (see FIG. 3). Thus, the amorphous silicon on the entire substrate having a side of 300 mm is crystallized. In order to minimize the occurrence of roughness due to crystallization, an edge region is formed in front and rear in the width direction of the line beam.
μm (ie the region of weak energy density)
Before laser irradiation with an energy density of 400 mJ / cm 2 is performed on the a-Si film, laser irradiation with lower energy is performed. By gradually increasing the irradiation energy in this manner, crystallization is performed while suppressing the surface roughness.

【0041】次に真空を保ったままで基板1をプラズマ
処理チャンバーへと搬送する。真空ロボットによる搬送
で、基板温度は搬送中に50℃ほど低下する。プラズマ
処理チャンバーでは基板温度は250℃とし、水素ガス
を80sccm流し、圧力1Torrで平行平板RF電
極を用いて1kWのパワーでプラズマ放電をおこなっ
た。これによりレーザー結晶化poly−Si膜の捕獲
準位不活性化処理および表面の水素終端処理を160秒
おこなう。
Next, the substrate 1 is transferred to the plasma processing chamber while maintaining the vacuum. The substrate temperature decreases by about 50 ° C. during the transfer by the vacuum robot. In the plasma processing chamber, the substrate temperature was set to 250 ° C., hydrogen gas was flowed at 80 sccm, and plasma discharge was performed at a pressure of 1 Torr and a power of 1 kW using a parallel plate RF electrode. As a result, the trap level inactivation treatment of the laser-crystallized poly-Si film and the hydrogen termination treatment of the surface are performed for 160 seconds.

【0042】次に真空を保ったままで基板1を絶縁膜形
成チャンバーへと搬送する。基板搬送終了後、チャンバ
ー内を10−6(torr)台の真空度に排気する。基
板は真空搬送中に更に温度が低下し、絶縁膜形成チャン
バー内では、室温の基板温度に調温した。この間、チャ
ンバー内にシランガスと酸素ガスを流量比1:6で導入
し、チャンバー圧力を2×10−3(Torr)に調節
する。チャンバー内のガス圧力が安定したらECR放電
を開始し、絶縁膜の成膜を開始する。投入したマイクロ
波パワーは1kWで、マイクロ波は磁力線に平行に導入
窓から導入した。導入窓から14cmの位置にECRポ
イントがある。成膜は100(nm/min.)の成膜速度
でおこなった。これにより、ゲート絶縁膜4を100n
m形成する。
Next, the substrate 1 is transferred to the insulating film forming chamber while maintaining the vacuum. After the substrate transfer, the inside of the chamber is evacuated to a degree of vacuum of the order of 10 −6 (torr). The temperature of the substrate further decreased during the vacuum transfer, and the temperature of the substrate was adjusted to room temperature in the insulating film forming chamber. During this time, silane gas and oxygen gas are introduced into the chamber at a flow ratio of 1: 6, and the chamber pressure is adjusted to 2 × 10 −3 (Torr). When the gas pressure in the chamber is stabilized, the ECR discharge is started, and the formation of the insulating film is started. The applied microwave power was 1 kW, and the microwaves were introduced from the introduction window in parallel with the lines of magnetic force. There is an ECR point at a position 14 cm from the introduction window. The film was formed at a film formation rate of 100 (nm / min.). As a result, the gate insulating film 4 has a thickness of 100n.
m.

【0043】次にゲート電極5となる薄膜をPVD法或
いはCVD法などで堆積する。通常はゲート電極とゲー
ト配線は同一材料にて同一工程で作られる為、この材質
は電気抵抗が低く、350℃程度の熱工程に対して安定
である事が望まれる。本例では膜厚が600nmのタン
タル薄膜をスパッター法により形成する。タンタル薄膜
を形成する際の基板温度は180℃であり、スパッタガ
スとして窒素ガスを6.7%含むアルゴンガスを用い
る。このように形成したタンタル薄膜は結晶構造がα構
造となっており、その比抵抗はおよそ40μΩcmであ
る。ゲート電極となる薄膜を堆積後パターニングを行
い、引き続いて半導体膜に不純物イオン注入を行ってソ
ース・ドレイン領域及びチャンネル領域を形成する。こ
の時ゲート電極がイオン注入のマスクとなっているた
め、チャンネルはゲート電極下のみに形成される自己整
合構造となる。イオン・ドーピング法の原料ガスとして
は水素中に希釈された濃度0.1%程度から10%程度
のホスフィン(PH)やジボラン(B)等の注
入不純物元素の水素化物を用いる。本例ではNMOS形
成を目指し、イオン・ドーピング装置を用いて、水素中
に希釈された濃度5%のホスフィン(PH)を加速電
圧100keVで注入する。PH3+やH2+イオンを
含むの全イオン注入量量は1×1016cm−2であ
る。
Next, a thin film to be the gate electrode 5 is deposited by a PVD method or a CVD method. Usually, the gate electrode and the gate wiring are made of the same material in the same process, so that this material is desired to have low electric resistance and to be stable to a heat process of about 350 ° C. In this embodiment, a tantalum thin film having a thickness of 600 nm is formed by a sputtering method. The substrate temperature for forming the tantalum thin film is 180 ° C., and an argon gas containing 6.7% of a nitrogen gas is used as a sputtering gas. The thus formed tantalum thin film has an α-structure crystal structure, and its specific resistance is about 40 μΩcm. After depositing a thin film to be a gate electrode, patterning is performed, and then impurity ion implantation is performed on the semiconductor film to form a source / drain region and a channel region. At this time, since the gate electrode serves as a mask for ion implantation, the channel has a self-aligned structure formed only under the gate electrode. As a source gas for the ion doping method, a hydride of an implanted impurity element such as phosphine (PH 3 ) or diborane (B 2 H 6 ) diluted in hydrogen and having a concentration of about 0.1% to about 10% is used. In this example, phosphine (PH 3 ) having a concentration of 5% diluted in hydrogen is injected at an acceleration voltage of 100 keV using an ion doping apparatus with the aim of forming an NMOS. The total ion implantation amount including PH 3+ and H 2+ ions is 1 × 10 16 cm −2 .

【0044】次にゲート電極5を通常のフォトリソグラ
フィーおよびドライエッチングによりパターニングす
る。引き続き、フォトリソグラフィーによりトランジス
タの能動層となる部分の形状よりもやや大きめにフォト
レジストを加工し、ゲート絶縁膜をドライエッチングに
より基板に垂直にエッチングする。ゲート絶縁膜のエッ
チングに引き続き、半導体層のエッチングを等方性のエ
ッチングにより行う。半導体層のエッチングの方法とし
ては六フッ化硫黄(SF)ガス、および、塩素(Cl
)ガスの混合ガスを用いて化学的ドライエッチングを
行う。ゲート絶縁膜パターニング前にトランジスタの能
動層となる部分よりやや大きく加工したのは、このエッ
チングは等方的であるため、半導体層のエッチング後の
形状はフォトレジストの加工寸法よりも小さくなるから
である。
Next, the gate electrode 5 is patterned by ordinary photolithography and dry etching. Subsequently, the photoresist is processed to be slightly larger than the shape of the portion to be the active layer of the transistor by photolithography, and the gate insulating film is etched perpendicular to the substrate by dry etching. Subsequent to the etching of the gate insulating film, the semiconductor layer is etched by isotropic etching. As a method of etching the semiconductor layer, sulfur hexafluoride (SF 6 ) gas and chlorine (Cl
2 ) Chemical dry etching is performed using a gas mixture. The reason for processing the semiconductor layer slightly larger than the active layer of the transistor before patterning the gate insulating film is that since the etching is isotropic, the shape of the semiconductor layer after etching is smaller than the processing dimension of the photoresist. is there.

【0045】次に層間絶縁膜を平行平板型PECVDに
より、TEOSガスおよび酸素ガスの混合ガスを用いて
酸化珪素膜を500nm堆積し、次にソース・ドレイン
上にコンタクトホールを開孔し、ソース・ドレイン取り
出し電極7と配線をPVD法やCVD法などで形成して
薄膜トランジスタが完成する。
Next, a 500 nm thick silicon oxide film is deposited on the interlayer insulating film by parallel plate PECVD using a mixed gas of TEOS gas and oxygen gas, and then a contact hole is formed on the source / drain. The drain extraction electrode 7 and the wiring are formed by a PVD method, a CVD method, or the like to complete a thin film transistor.

【0046】従来の技術では、薄膜トランジスタの半導
体層やゲート絶縁膜、あるいは、その界面の汚染を制御
することができなかったため、トランジスタの高性能化
には限界があった。また、各トランジスタのゲートパタ
ーニング時段差形状があったため、トランジスタのゲー
ト長を基板面内均一に作成することが困難であった。本
発明により、高性能なトランジスタを面内均一に作成す
ることが可能となった。
In the prior art, since the contamination of the semiconductor layer and the gate insulating film of the thin film transistor or the interface thereof cannot be controlled, there is a limit to the performance improvement of the transistor. In addition, since each transistor has a stepped shape at the time of gate patterning, it is difficult to make the gate length of the transistor uniform in the substrate surface. According to the present invention, a high-performance transistor can be formed uniformly in a plane.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明の半導体薄膜トランジスタの製造
方法によれば、下地保護層と半導体層の界面、半導体
層、半導体層とゲート絶縁膜の界面、ゲート絶縁膜、お
よび、ゲート絶縁膜とゲート電極の界面を汚染源にさら
すことなく清浄な状態で製造できるため高性能なトラン
ジスタを製造することができ、また、基板面内にわたっ
て均一なゲート長の薄膜トランジスタを製造することが
できる。
According to the method of manufacturing a semiconductor thin film transistor of the present invention, an interface between a base protective layer and a semiconductor layer, a semiconductor layer, an interface between a semiconductor layer and a gate insulating film, a gate insulating film, and a gate insulating film and a gate electrode are provided. Can be manufactured in a clean state without exposing the interface to a contamination source, so that a high-performance transistor can be manufactured, and a thin-film transistor having a uniform gate length over the substrate surface can be manufactured.

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

【図1】本発明の半導体薄膜トランジスタ製造方法を示
す工程順断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a method of manufacturing a semiconductor thin film transistor according to the present invention in the order of steps.

【図2】従来の半導体薄膜トランジスタ製造方法のゲー
ト絶縁膜形成工程までを示す工程順断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view in a process order showing a process up to a gate insulating film forming process in a conventional method of manufacturing a semiconductor thin film transistor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1.基板 2.絶縁膜 3.半導体層 4.絶縁膜 5.ゲート配線層 6.層間絶縁膜 7.ソース電極、ドレイン電極 2−1.基板 2−2.絶縁膜 2−3.半導体層 2−4.フォトレジスト 2−5.絶縁膜 1. Substrate 2. 2. Insulating film Semiconductor layer 4. Insulating film 5. Gate wiring layer 6. 6. interlayer insulating film Source electrode, drain electrode 2-1. Substrate 2-2. Insulating film 2-3. Semiconductor layer 2-4. Photoresist 2-5. Insulating film

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F052 AA02 BA20 BB01 BB02 BB03 BB07 CA07 DA01 DA03 DA05 DA06 DB01 DB02 DB03 DB07 FA19 JA01 5F110 AA30 BB01 BB04 CC02 DD01 DD02 DD03 DD05 DD13 DD14 EE04 EE43 EE44 EE45 FF02 FF28 FF29 FF30 FF31 FF32 FF35 FF36 GG01 GG02 GG03 GG04 GG13 GG16 GG25 GG32 GG42 GG43 GG44 GG45 GG47 HJ01 HJ12 HJ13 HJ23 HL22 HL24 NN04 NN23 NN35 PP01 PP03 PP04 PP05 PP06 PP10 PP13 PP31 QQ09 QQ10 QQ11 QQ25 QQ26  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) FF32.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板上に、下地保護層として第一の絶縁膜
を形成する工程と、前記下地保護層の上に半導体層を形
成する工程と、非酸化性雰囲気中で前記半導体層の結晶
化を行う工程と、前記半導体層の上にゲート絶縁層とし
て第二の絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁層の
上にゲート配線層を堆積する工程と、前記ゲート配線層
をパターニングしてゲート配線を形成する工程と、ゲー
ト絶縁層および半導体層をパターニングして素子分離す
る工程とを少なくとも含み、かつ、これらの工程はこの
順番に行うことを特徴とする半導体薄膜トランジスタの
製造方法。
A step of forming a first insulating film as a base protective layer on a substrate, a step of forming a semiconductor layer on the base protective layer, and a step of forming a crystal of the semiconductor layer in a non-oxidizing atmosphere. And a step of forming a second insulating film as a gate insulating layer on the semiconductor layer, a step of depositing a gate wiring layer on the gate insulating layer, and patterning the gate wiring layer. A method of forming a gate wiring, and a step of patterning a gate insulating layer and a semiconductor layer to perform element isolation, and performing these steps in this order.
【請求項2】前記下地保護層の形成工程から前記ゲート
配線層の堆積工程まで基板を装置外の雰囲気に触れさせ
ない状態で連続して行うことを特徴とする請求項1記載
の半導体薄膜トランジスタの製造方法。
2. The manufacturing method of a semiconductor thin film transistor according to claim 1, wherein the steps from the step of forming the base protective layer to the step of depositing the gate wiring layer are performed continuously without exposing the substrate to an atmosphere outside the device. Method.
【請求項3】前記半導体層の結晶化はレーザーを照射す
ることにより行うことを特徴とする請求項1または請求
項2記載の半導体薄膜トランジスタの製造方法。
3. The method according to claim 1, wherein crystallization of the semiconductor layer is performed by irradiating a laser.
【請求項4】前記半導体層の結晶化は、後にトランジス
タの能動層となる部分のみを選択的に結晶化することを
特徴とする請求項1または請求項2記載の半導体薄膜ト
ランジスタの製造方法。
4. The method of manufacturing a semiconductor thin film transistor according to claim 1, wherein the crystallization of the semiconductor layer is performed by selectively crystallizing only a portion to be an active layer of the transistor later.
【請求項5】前記半導体層の結晶化はレーザーを照射す
ることにより行うことを特徴とする請求項4記載の半導
体薄膜トランジスタの製造方法。
5. The method according to claim 4, wherein the crystallization of the semiconductor layer is performed by irradiating a laser.
【請求項6】請求項1乃至5のいずれかに記載の薄膜ト
ランジスタの製造方法を用いる工程を含むこと、特徴す
る電気光学装置。
6. An electro-optical device comprising a step of using the method of manufacturing a thin film transistor according to claim 1.
【請求項7】請求項1乃至5のいずれかに記載の薄膜ト
ランジスタの製造方法により製造される薄膜トランジス
タを含む電気光学装置。
7. An electro-optical device including a thin film transistor manufactured by the method of manufacturing a thin film transistor according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2016076168A1 (en) * 2014-11-11 2016-05-19 シャープ株式会社 Semiconductor device and method for making same

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WO2016076168A1 (en) * 2014-11-11 2016-05-19 シャープ株式会社 Semiconductor device and method for making same

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