JP2003158135A - Manufacturing method of thin film transistor and manufacturing method of display device equipped with the same - Google Patents

Manufacturing method of thin film transistor and manufacturing method of display device equipped with the same

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JP2003158135A
JP2003158135A JP2001358781A JP2001358781A JP2003158135A JP 2003158135 A JP2003158135 A JP 2003158135A JP 2001358781 A JP2001358781 A JP 2001358781A JP 2001358781 A JP2001358781 A JP 2001358781A JP 2003158135 A JP2003158135 A JP 2003158135A
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JP
Japan
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film
silicon oxide
manufacturing
oxide film
thin film
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Application number
JP2001358781A
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Japanese (ja)
Inventor
Takashi Yamamoto
貴史 山本
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To resolve a problem in the manufacturing method of a thin film transistor employing a polycrystalline silicone film that a contaminated natural oxidized silicone film is formed on the surface of the film by exposed in an atmosphere in a clean room and when laser annealing is effected under this condition, a contaminated substance is drawn into the polycrystalline silicone film whereby a transistor characteristic is deteriorated and the grain size of a crystal is reduced when crystalizing is effected under a condition that the natural oxidized silicone film is removed, further, abrasion is caused in the silicone film when a laser energy is increased to enlarge the grain size of the crystal. SOLUTION: The natural oxidized silicone film on the surface of the amorphous silicone film after dehydration is removed by fluoroacid solution whereby the contaminated substance is prevented from being drawn into the silicone film. Thereafter, an oxidized film is formed on the surface to effect laser anneal whereby the reduction of grain size of a crystal and abrasion are prevented.

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、ガラス基板上に形
成された絶縁膜上に設けられた薄膜トランジスタ(TF
T)、またはそれらを応用した薄膜集積回路を設けた表
示装置の製造方法に関する。特に、薄膜集積回路を搭載
したアクティブ型液晶表示装置(液晶ディスプレー)の
製造方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a thin film transistor (TF) provided on an insulating film formed on a glass substrate.
T), or a manufacturing method of a display device provided with a thin film integrated circuit to which they are applied. In particular, the present invention relates to a method for manufacturing an active liquid crystal display device (liquid crystal display) equipped with a thin film integrated circuit.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ガラス等の絶縁基板上に薄膜トラ
ンジスタを有する半導体装置、例えば、薄膜トランジス
タを画素の駆動に用いるアクティブ型液晶表示装置が開
発されている。これらの装置に用いられる薄膜トランジ
スタには、薄膜状のシリコン半導体を用いるのが一般的
である。薄膜状のシリコン半導体の中で、結晶性を有す
る多結晶シリコンからなるものがあり、この多結晶シリ
コン薄膜トランジスタは非晶質シリコン薄膜トランジス
タに比べて電子移動度が2桁以上大きく、素子の微細化
や駆動回路を同一基板上に集積可能である等の利点を有
している。近年、液晶表示装置の分野ではこの多結晶シ
リコン薄膜トランジスタを用いた駆動回路内蔵型薄膜ト
ランジスタアレイを安価で大面積化が容易なガラス基板
上に作製する技術の開発が活発であり実用化が始まって
いる。
2. Description of the Related Art Recently, a semiconductor device having a thin film transistor on an insulating substrate such as glass, for example, an active liquid crystal display device using the thin film transistor for driving pixels has been developed. Thin film silicon semiconductors are generally used for thin film transistors used in these devices. Among thin film silicon semiconductors, there is one made of polycrystalline silicon having crystallinity. This polycrystalline silicon thin film transistor has an electron mobility larger than that of an amorphous silicon thin film transistor by two digits or more. It has the advantage that the drive circuits can be integrated on the same substrate. In recent years, in the field of liquid crystal display devices, the development of a technology for manufacturing a thin film transistor array with a built-in drive circuit using this polycrystalline silicon thin film transistor on a glass substrate that is inexpensive and easy to have a large area has been actively developed and put into practical use. .

【0003】従来の液晶表示装置に用いられるアクティ
ブマトリックスアレイ用薄膜トランジスタの製造方法を
図面をもとに説明する。
A method of manufacturing a thin film transistor for an active matrix array used in a conventional liquid crystal display device will be described with reference to the drawings.

【0004】まず、図2(a)に示すようにガラス基板1
1にプラズマCVD法にてバッファー層12となる酸化
シリコン膜を形成する。その後、前記酸化シリコン薄膜
を形成したガラス基板を大気中に取り出すことなくプラ
ズマCVD法にて非晶質シリコン(a-Si)13を堆積す
る。次にa-Si膜中の水素を低減するために窒素雰囲気下
で400〜450℃、60分程度の熱処理を行う。この
とき非晶質シリコン膜上には自然酸化膜21が形成され
ている。エキシマレーザーアニールにてa-Si膜を多結晶
化し多結晶シリコン(poly-Si)膜14を形成する。こ
のときエキシマレーザーは波長308nmのXeClエキシ
マレーザーを用いる。
First, as shown in FIG. 2A, the glass substrate 1
1, a silicon oxide film to be the buffer layer 12 is formed by the plasma CVD method. After that, the amorphous silicon (a-Si) 13 is deposited by the plasma CVD method without taking out the glass substrate on which the silicon oxide thin film is formed into the atmosphere. Next, heat treatment is performed at 400 to 450 ° C. for about 60 minutes in a nitrogen atmosphere to reduce hydrogen in the a-Si film. At this time, the natural oxide film 21 is formed on the amorphous silicon film. The a-Si film is polycrystallized by excimer laser annealing to form a polycrystal silicon (poly-Si) film 14. At this time, an XeCl excimer laser having a wavelength of 308 nm is used as the excimer laser.

【0005】次に図2(b)に示すように、poly-Si膜
を所望の形状に加工した後、フォトレジスト23にて不
純物注入用のマスクを形成しソースおよびドレイン領域
14cに不純物(燐イオン)を注入する。次に、ゲート
絶縁膜15となる酸化シリコン膜を形成する。その後、
ゲート電極16を形成し薄膜トランジスタにLDD領域1
4bを形成するため不純物(燐イオン)を注入する。不
純物が注入されていない領域14aは真性多結晶シリコ
ンであり、チャネル領域となる。
Next, as shown in FIG. 2 (b), after processing the poly-Si film into a desired shape, a mask for impurity implantation is formed with a photoresist 23 to form impurities (phosphorus) in the source and drain regions 14c. Ion). Next, a silicon oxide film to be the gate insulating film 15 is formed. afterwards,
LDD region 1 is formed on the thin film transistor by forming the gate electrode 16.
Impurities (phosphorus ions) are implanted to form 4b. The region 14a in which impurities are not implanted is intrinsic polycrystalline silicon and serves as a channel region.

【0006】次に、図2(c)に示すように、層間絶縁
膜となる酸化シリコン膜17を形成した後、注入した不
純物の活性化を、減圧窒素雰囲気下で500〜600℃
の温度でアニールを施すことにより行う。次に、ソース
およびドレイン領域上の絶縁膜にコンタクトホールを開
口し、SD配線(Al/Ti)18、19を形成する。
Next, as shown in FIG. 2 (c), after the silicon oxide film 17 to be an interlayer insulating film is formed, the implanted impurities are activated at 500 to 600 ° C. under a reduced pressure nitrogen atmosphere.
Annealing is performed at the temperature of. Next, contact holes are opened in the insulating film on the source and drain regions, and SD wirings (Al / Ti) 18 and 19 are formed.

【0007】最後に窒化シリコンからなる保護絶縁膜2
0を形成し、水素雰囲気でのアニールを行うことで、多
結晶シリコン薄膜中の未結合手を水素にて補償し、特性
を向上させ薄膜トランジスタが完成する。
Finally, the protective insulating film 2 made of silicon nitride
By forming 0 and annealing in a hydrogen atmosphere, dangling bonds in the polycrystalline silicon thin film are compensated by hydrogen, the characteristics are improved, and the thin film transistor is completed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】非晶質シリコン膜堆積
後、または脱水素後、クリーンルーム内の雰囲気に晒さ
れることにより、非晶質シリコン膜上に汚染(有機物,
ホウ素,アルカリ金属等による)された酸化シリコン膜
が形成される。このままの状態で結晶化を行うと、汚染
物質がpoly-Si膜内に取り込まれてしまう。これはトラ
ンジスタ特性および信頼性を悪化させる原因となる。
After the amorphous silicon film is deposited or after dehydrogenation, the amorphous silicon film is exposed to the atmosphere, so that the amorphous silicon film is contaminated (organic substances,
A silicon oxide film formed by boron, alkali metal, etc. is formed. If crystallization is performed in this state, contaminants will be taken into the poly-Si film. This causes deterioration of transistor characteristics and reliability.

【0009】また、この酸化シリコン膜をフッ酸溶液で
除去し、表面を撥水状態のままでレーザーアニールを行
うと、poly-Si結晶粒径が小さくなる。また、大きな粒
径を得るために、レーザーエネルギーを高くすると膜が
アブレーションを起こしてしまう。
If this silicon oxide film is removed with a hydrofluoric acid solution and laser annealing is performed while the surface remains water repellent, the poly-Si crystal grain size becomes small. Also, if the laser energy is increased to obtain a large particle size, the film will ablate.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】脱水素後の非晶質シリコ
ン膜表面の自然酸化膜をフッ酸溶液で除去した後、表面
に膜厚1〜10nmの酸化膜を形成する。このようにす
ることで、汚染物質がシリコン膜に付着することを防止
するとともに、レーザーエネルギーを自然酸化膜がある
ときの状態と同じ条件で照射することが可能となる。
The natural oxide film on the surface of the amorphous silicon film after dehydrogenation is removed with a hydrofluoric acid solution, and then an oxide film having a film thickness of 1 to 10 nm is formed on the surface. By doing so, it becomes possible to prevent the contaminants from adhering to the silicon film and to irradiate the laser energy under the same conditions as when the natural oxide film is present.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】本発明の請求項1記載の薄膜トラ
ンジスタの製造方法は、ガラス基板上に非晶質シリコン
膜を堆積する工程と、前記非晶質シリコン膜中に含有さ
れる水素を離脱させるために400℃以上の温度で前記
非晶質シリコン膜を加熱する工程と、前記非晶質シリコ
ン膜上に形成された自然酸化シリコン膜を、オゾン溶液
で洗浄した後、フッ酸溶液で除去する工程と、前記非晶
質シリコン膜の表面に膜厚1〜10nmの酸化シリコン
膜を形成する工程と、前記酸化シリコン膜が形成された
前記非晶質シリコン膜にレーザー光を照射して多結晶シ
リコン膜を形成する工程とを備える薄膜トランジスタの
製造方法である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION A method of manufacturing a thin film transistor according to claim 1 of the present invention comprises a step of depositing an amorphous silicon film on a glass substrate and a step of desorbing hydrogen contained in the amorphous silicon film. To heat the amorphous silicon film at a temperature of 400 ° C. or higher, and the native silicon oxide film formed on the amorphous silicon film is washed with an ozone solution and then removed with a hydrofluoric acid solution. And a step of forming a silicon oxide film having a film thickness of 1 to 10 nm on the surface of the amorphous silicon film, and irradiating the amorphous silicon film on which the silicon oxide film is formed with a laser beam. And a step of forming a crystalline silicon film.

【0012】本発明の請求項2記載の薄膜トランジスタ
の製造方法は、オゾン溶液を用いて非晶質シリコン膜の
表面に酸化シリコン膜を形成することを特徴とする。
The method of manufacturing a thin film transistor according to a second aspect of the present invention is characterized in that a silicon oxide film is formed on the surface of the amorphous silicon film using an ozone solution.

【0013】本発明の請求項3記載の薄膜トランジスタ
の製造方法は、フッ酸溶液で自然酸化シリコン膜を除去
する工程と、純水で前記フッ酸溶液を洗い流し、オゾン
溶液で酸化シリコン膜を形成する工程とを1台の洗浄装
置で連続に行うことを特徴とする。
In the method of manufacturing a thin film transistor according to a third aspect of the present invention, a step of removing the natural silicon oxide film with a hydrofluoric acid solution, washing the hydrofluoric acid solution with pure water, and forming a silicon oxide film with an ozone solution. The process is continuously performed by one cleaning device.

【0014】本発明の請求項4記載の薄膜トランジスタ
の製造方法は、酸化雰囲気中で200℃〜600℃の温
度で加熱して非晶質シリコン膜の表面に酸化シリコン膜
を形成することを特徴とする。
A method of manufacturing a thin film transistor according to a fourth aspect of the present invention is characterized in that the silicon oxide film is formed on the surface of the amorphous silicon film by heating at a temperature of 200 ° C. to 600 ° C. in an oxidizing atmosphere. To do.

【0015】本発明の請求項5記載の薄膜トランジスタ
の製造方法は、酸化雰囲気中でのプラズマ放電により非
晶質シリコン膜の表面に酸化シリコン膜を形成すること
を特徴とする。
A method of manufacturing a thin film transistor according to a fifth aspect of the present invention is characterized in that a silicon oxide film is formed on the surface of the amorphous silicon film by plasma discharge in an oxidizing atmosphere.

【0016】本発明の請求項6記載の薄膜トランジスタ
の製造方法は、酸化雰囲気中で紫外域の強光を照射する
ことにより非晶質シリコン膜の表面に酸化シリコン膜を
形成することを特徴とする。
A method of manufacturing a thin film transistor according to a sixth aspect of the present invention is characterized in that a silicon oxide film is formed on the surface of the amorphous silicon film by irradiating strong light in the ultraviolet region in an oxidizing atmosphere. .

【0017】本発明の請求項7記載の発明は、請求項1
〜6のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法を
備える表示装置の製造方法である。
The invention according to claim 7 of the present invention is claim 1
7. A method of manufacturing a display device, including the method of manufacturing a thin film transistor according to any one of items 1 to 6.

【0018】以下、本発明の実施の形態について図面を
参照しながら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0019】(実施の形態1)まず、図1(a)に示すよ
うにガラス基板11上にバッファー層12となる酸化シ
リコン膜を形成する。その後、この酸化シリコン薄膜を
形成したガラス基板を大気中に取り出すことなくプラズ
マCVD法にて非晶質シリコン(a-Si)膜13をガラス基
板に堆積する。次に、酸化シリコン膜および非晶質シリ
コン膜が形成されたガラス基板11を大気中に取りだ
し、a-Si膜中の水素を低減するために、熱処理炉内にお
いて窒素雰囲気下で400〜450℃、60分程度の熱
処理を行う。このとき非晶質シリコン膜上には自然酸化
シリコン膜21が形成されている。
(Embodiment 1) First, as shown in FIG. 1A, a silicon oxide film serving as a buffer layer 12 is formed on a glass substrate 11. Thereafter, the amorphous silicon (a-Si) film 13 is deposited on the glass substrate by the plasma CVD method without taking out the glass substrate on which the silicon oxide thin film is formed into the atmosphere. Next, the glass substrate 11 on which the silicon oxide film and the amorphous silicon film are formed is taken out into the air, and in order to reduce hydrogen in the a-Si film, it is heated at 400 to 450 ° C. in a nitrogen atmosphere in a heat treatment furnace. Heat treatment is performed for about 60 minutes. At this time, the native silicon oxide film 21 is formed on the amorphous silicon film.

【0020】次に、濃度20ppm程度のオゾン溶液を用
いてa-Si膜上の自然酸化シリコン膜21を洗浄し、さら
に濃度1%のフッ酸溶液で自然酸化シリコン膜21を除去
し、続いてa-Si膜上に残留しているフッ酸溶液を純水に
て洗い流した後、オゾン溶液でa-Si膜表面を洗浄しつつ
表面に膜厚1〜10nmの酸化シリコン膜22を形成す
る。
Next, the natural silicon oxide film 21 on the a-Si film is washed with an ozone solution having a concentration of about 20 ppm, and the natural silicon oxide film 21 is removed with a hydrofluoric acid solution having a concentration of 1%. After the hydrofluoric acid solution remaining on the a-Si film is washed off with pure water, the surface of the a-Si film is washed with an ozone solution to form a silicon oxide film 22 having a film thickness of 1 to 10 nm on the surface.

【0021】続いて残留しているオゾン溶液を純水で洗
い流した後、基板を乾燥する。次にエキシマレーザーア
ニールにてa-Si膜を多結晶化しpoly-Si膜14を形成す
る。このとき、エキシマレーザーは波長308nmのXeClエ
キシマレーザーを用いる。
Subsequently, the remaining ozone solution is washed away with pure water, and the substrate is dried. Next, the a-Si film is polycrystallized by excimer laser annealing to form a poly-Si film 14. At this time, an XeCl excimer laser with a wavelength of 308 nm is used as the excimer laser.

【0022】次に図1(b)に示すように、poly-Si膜
を所望の形状に加工した後、フォトレジスト23にて不
純物注入用のマスクを形成し、ソースおよびドレイン領
域14cに不純物(燐イオン)を注入する。ゲート絶縁
膜15となる酸化シリコン膜を形成した後、ゲート電極
16を形成し、薄膜トランジスタにLDD領域14bを形
成するため不純物(燐イオン)を注入する。不純物が注
入されていない領域14aは真性多結晶シリコンであ
り、チャネル領域となる。
Next, as shown in FIG. 1B, after the poly-Si film is processed into a desired shape, a mask for impurity implantation is formed with a photoresist 23, and impurities (source) are formed in the source and drain regions 14c. (Phosphorus ion) is implanted. After forming a silicon oxide film to be the gate insulating film 15, a gate electrode 16 is formed, and impurities (phosphorus ions) are implanted into the thin film transistor to form the LDD region 14b. The region 14a in which impurities are not implanted is intrinsic polycrystalline silicon and serves as a channel region.

【0023】次に、図1(c)に示すように、層間絶縁
膜となる酸化シリコン膜17を形成した後、減圧窒素雰
囲気下で500〜600℃の温度でアニールを施し、注入した
不純物を活性化する。次に、ソースおよびドレイン領域
上の絶縁膜にコンタクトホールを開口し、SD配線(Al/
Ti)18、19を形成する。
Next, as shown in FIG. 1C, after forming a silicon oxide film 17 to be an interlayer insulating film, annealing is performed at a temperature of 500 to 600 ° C. in a reduced pressure nitrogen atmosphere to remove the implanted impurities. Activate. Next, contact holes are opened in the insulating film on the source and drain regions, and SD wiring (Al /
Ti) 18 and 19 are formed.

【0024】最後に窒化シリコンからなる保護絶縁膜2
0を形成し、水素雰囲気でのアニールを行い、多結晶シ
リコン薄膜中の未結合手を水素にて補償することで特性
を向上させ薄膜トランジスタが完成する。
Finally, the protective insulating film 2 made of silicon nitride
0 is formed, annealing is performed in a hydrogen atmosphere, and dangling bonds in the polycrystalline silicon thin film are compensated by hydrogen to improve the characteristics and complete the thin film transistor.

【0025】(実施の形態2)まず、図1(a)に示すよ
うにガラス基板11上にバッファー層12となる酸化シ
リコン膜を形成する。その後、この酸化シリコン薄膜を
形成したガラス基板を大気中に取り出すことなくプラズ
マCVD法にて非晶質シリコン(a-Si)膜13をガラス基
板に堆積する。次に、酸化シリコン膜および非晶質シリ
コン膜が形成されたガラス基板11を大気中に取りだ
し、a-Si膜中の水素を低減するために熱処理炉内におい
て窒素雰囲気下で400〜450℃、60分程度の熱処
理を行う。このとき非晶質シリコン膜上には自然酸化膜
21が形成されている。
(Embodiment 2) First, as shown in FIG. 1A, a silicon oxide film to be a buffer layer 12 is formed on a glass substrate 11. Thereafter, the amorphous silicon (a-Si) film 13 is deposited on the glass substrate by the plasma CVD method without taking out the glass substrate on which the silicon oxide thin film is formed into the atmosphere. Next, the glass substrate 11 on which the silicon oxide film and the amorphous silicon film are formed is taken out into the atmosphere, and 400 to 450 ° C. under a nitrogen atmosphere in a heat treatment furnace in order to reduce hydrogen in the a-Si film. Heat treatment is performed for about 60 minutes. At this time, the natural oxide film 21 is formed on the amorphous silicon film.

【0026】次に、濃度20ppmのオゾン溶液を用いてa
-Si膜上の自然酸化膜21を洗浄した後、濃度1%のフッ
酸溶液で自然酸化シリコン膜21を除去する。
Next, using an ozone solution having a concentration of 20 ppm,
After cleaning the native oxide film 21 on the Si film, the native silicon oxide film 21 is removed with a hydrofluoric acid solution having a concentration of 1%.

【0027】次に、酸化雰囲気下(酸素、オゾン、酸素
と窒素の混合気体等)で200〜600℃、5分以上の
時間熱処理を行い、表面に膜厚1〜10nmの酸化シリコ
ン膜22を形成する。
Next, heat treatment is performed in an oxidizing atmosphere (oxygen, ozone, a mixed gas of oxygen and nitrogen, etc.) at 200 to 600 ° C. for 5 minutes or more, and a silicon oxide film 22 having a thickness of 1 to 10 nm is formed on the surface. Form.

【0028】次にエキシマレーザーアニールにてa-Si膜
を多結晶化しpoly-Si膜14を形成する。このとき、エ
キシマレーザーは波長308nmのXeClエキシマレーザー
を用いる。
Next, the a-Si film is polycrystallized by excimer laser annealing to form a poly-Si film 14. At this time, an XeCl excimer laser having a wavelength of 308 nm is used as the excimer laser.

【0029】次に図1(b)に示すように、poly-Si膜
を所望の形状に加工した後、フォトレジスト23にて不
純物注入用のマスクを形成し、ソースおよびドレイン領
域14cに不純物(燐イオン)を注入する。次に、ゲー
ト絶縁膜15となる酸化シリコン膜を形成した後、ゲー
ト電極16を形成し、薄膜トランジスタにLDD領域14
bを形成するため不純物(燐イオン)を注入する。不純
物が注入されていない領域14aは真性多結晶シリコン
であり、チャネル領域となる。
Next, as shown in FIG. 1 (b), after processing the poly-Si film into a desired shape, a mask for impurity implantation is formed with a photoresist 23, and impurities (impurities) are formed in the source and drain regions 14c. (Phosphorus ion) is implanted. Next, after forming a silicon oxide film to be the gate insulating film 15, a gate electrode 16 is formed, and the LDD region 14 is formed on the thin film transistor.
Impurities (phosphorus ions) are implanted to form b. The region 14a in which impurities are not implanted is intrinsic polycrystalline silicon and serves as a channel region.

【0030】次に、図1(c)に示すように、層間絶縁
膜となる酸化シリコン膜17を形成した後、減圧窒素雰
囲気下で500〜600℃の温度でアニールを施し、注
入した不純物の活性化する。次に、ソースおよびドレイ
ン領域上の絶縁膜にコンタクトホールを開口し、SD配
線(Al/Ti)18、19を形成する。
Next, as shown in FIG. 1C, after forming a silicon oxide film 17 to be an interlayer insulating film, annealing is performed at a temperature of 500 to 600 ° C. in a reduced pressure nitrogen atmosphere to remove the implanted impurities. Activate. Next, contact holes are opened in the insulating film on the source and drain regions, and SD wirings (Al / Ti) 18 and 19 are formed.

【0031】最後に窒化シリコンからなる保護絶縁膜2
0を形成し、水素雰囲気でのアニールを行い、多結晶シ
リコン薄膜中の未結合手を水素にて補償することで特性
を向上させ薄膜トランジスタが完成する。
Finally, the protective insulating film 2 made of silicon nitride
0 is formed, annealing is performed in a hydrogen atmosphere, and dangling bonds in the polycrystalline silicon thin film are compensated by hydrogen to improve the characteristics and complete the thin film transistor.

【0032】(実施の形態3)まず、図1(a)に示すよ
うにガラス基板11上にバッファー層12となる酸化シ
リコン膜を形成する。その後、前記酸化シリコン薄膜を
形成したガラス基板を大気中に取り出すことなくプラズ
マCVD法にて非晶質シリコン(a-Si)膜13をガラス基
板に堆積する。次に、酸化シリコン膜および非晶質シリ
コン膜が形成されたガラス基板11を大気中に取りだ
し、a-Si膜中の水素を低減するために熱処理炉内におい
て窒素雰囲気下で400〜450℃、60分程度の熱処
理を行う。このとき非晶質シリコン膜上には自然酸化膜
21が形成されている。
(Third Embodiment) First, as shown in FIG. 1A, a silicon oxide film to be a buffer layer 12 is formed on a glass substrate 11. After that, the amorphous silicon (a-Si) film 13 is deposited on the glass substrate by the plasma CVD method without taking out the glass substrate on which the silicon oxide thin film is formed into the atmosphere. Next, the glass substrate 11 on which the silicon oxide film and the amorphous silicon film are formed is taken out into the atmosphere, and 400 to 450 ° C. under a nitrogen atmosphere in a heat treatment furnace in order to reduce hydrogen in the a-Si film. Heat treatment is performed for about 60 minutes. At this time, the natural oxide film 21 is formed on the amorphous silicon film.

【0033】次に、濃度20ppmのオゾン溶液を用いてa
-Si膜上の自然酸化膜21を洗浄し、さらに、濃度1%の
フッ酸溶液で自然酸化シリコン膜21を除去する。
Next, using an ozone solution having a concentration of 20 ppm,
-The native oxide film 21 on the Si film is washed, and the native silicon oxide film 21 is removed with a hydrofluoric acid solution having a concentration of 1%.

【0034】次に、酸化雰囲気下(酸素、オゾン、酸素
と窒素の混合気体等)でプラズマ放電を行い表面に膜厚
1〜10nmの酸化シリコン膜22を形成する。
Next, plasma discharge is performed in an oxidizing atmosphere (oxygen, ozone, a mixed gas of oxygen and nitrogen, etc.) to form a silicon oxide film 22 having a film thickness of 1 to 10 nm on the surface.

【0035】次にエキシマレーザーアニールにてa-Si膜
を多結晶化しpoly-Si膜14を形成する。このとき、エ
キシマレーザーは波長308nmのXeClエキシマレーザー
を用いる。
Next, the a-Si film is polycrystallized by excimer laser annealing to form a poly-Si film 14. At this time, an XeCl excimer laser having a wavelength of 308 nm is used as the excimer laser.

【0036】次に図1(b)に示すように、poly-Si膜
を所望の形状に加工した後、フォトレジスト23にて不
純物注入用のマスクを形成しソースおよびドレイン領域
14cに不純物(燐イオン)を注入する。ゲート絶縁膜
15となる酸化シリコン膜を形成した後、ゲート電極1
6を形成し、薄膜トランジスタにLDD領域14bを形成
するため不純物(燐イオン)を注入する。不純物が注入
されていない領域14aは真性多結晶シリコンであり、
チャネル領域となる。
Next, as shown in FIG. 1 (b), after processing the poly-Si film into a desired shape, a mask for impurity implantation is formed with a photoresist 23 to form impurities (phosphorus) in the source and drain regions 14c. Ion). After forming a silicon oxide film to be the gate insulating film 15, the gate electrode 1
6 is formed, and impurities (phosphorus ions) are implanted into the thin film transistor to form the LDD region 14b. The region 14a in which impurities are not implanted is intrinsic polycrystalline silicon,
It becomes the channel region.

【0037】次に、図1(c)に示すように、層間絶縁
膜となる酸化シリコン膜17を形成した後、注入した不
純物の活性化を、減圧窒素雰囲気下で500〜600℃
の温度でアニールを施すことにより行う。次に、ソース
およびドレイン領域上の絶縁膜にコンタクトホールを開
口し、SD配線(Al/Ti)18、19を形成する。
Next, as shown in FIG. 1C, after forming a silicon oxide film 17 to be an interlayer insulating film, the implanted impurities are activated at 500 to 600 ° C. under a reduced pressure nitrogen atmosphere.
Annealing is performed at the temperature of. Next, contact holes are opened in the insulating film on the source and drain regions, and SD wirings (Al / Ti) 18 and 19 are formed.

【0038】最後に窒化シリコンからなる保護絶縁膜2
0を形成し、水素雰囲気でのアニールを行い、多結晶シ
リコン薄膜中の未結合手を水素にて補償することで特性
を向上させ薄膜トランジスタが完成する。
Finally, the protective insulating film 2 made of silicon nitride
0 is formed, annealing is performed in a hydrogen atmosphere, and dangling bonds in the polycrystalline silicon thin film are compensated by hydrogen to improve the characteristics and complete the thin film transistor.

【0039】(実施の形態4)まず、図1(a)に示すよ
うにガラス基板11上にバッファー層12となる酸化シ
リコン膜を形成する。その後、前記酸化シリコン薄膜を
形成したガラス基板を大気中に取り出すことなくプラズ
マCVD法にて非晶質シリコン(a-Si)膜13をガラス基
板に堆積する。次に、酸化シリコン膜および非晶質シリ
コン膜が形成されたガラス基板11を大気中に取りだ
し、a-Si膜中の水素を低減するために熱処理炉内におい
て窒素雰囲気下で400〜450℃、60分程度の熱処
理を行う。このとき非晶質シリコン膜上には自然酸化膜
21が形成されている。
(Embodiment 4) First, as shown in FIG. 1A, a silicon oxide film serving as a buffer layer 12 is formed on a glass substrate 11. After that, the amorphous silicon (a-Si) film 13 is deposited on the glass substrate by the plasma CVD method without taking out the glass substrate on which the silicon oxide thin film is formed into the atmosphere. Next, the glass substrate 11 on which the silicon oxide film and the amorphous silicon film are formed is taken out into the atmosphere, and 400 to 450 ° C. under a nitrogen atmosphere in a heat treatment furnace in order to reduce hydrogen in the a-Si film. Heat treatment is performed for about 60 minutes. At this time, the natural oxide film 21 is formed on the amorphous silicon film.

【0040】次に、濃度20ppmのオゾン溶液を用いてa
-Si膜上の自然酸化膜21を洗浄し、さらに濃度1%のフ
ッ酸溶液で自然酸化シリコン膜21を除去する。次に、
酸化雰囲気下(酸素、オゾン、酸素と窒素の混合気体
等)で紫外域の波長を有する平均パワーで100W以上
の強光を照射し、表面に膜厚1〜10nmの酸化シリコン
膜22を形成する。
Next, using an ozone solution having a concentration of 20 ppm,
-The native oxide film 21 on the Si film is washed, and the native silicon oxide film 21 is removed with a hydrofluoric acid solution having a concentration of 1%. next,
In a oxidizing atmosphere (oxygen, ozone, mixed gas of oxygen and nitrogen, etc.), strong light of 100 W or more is irradiated with an average power having a wavelength in the ultraviolet range to form a silicon oxide film 22 having a film thickness of 1 to 10 nm on the surface. .

【0041】次にエキシマレーザーアニールにてa-Si膜
を多結晶化しpoly-Si膜14を形成する。このとき、エ
キシマレーザーは波長308nmのXeClエキシマレーザーを
用いる。次に図1(b)に示すように、poly-Si膜を所
望の形状に加工した後、フォトレジスト23にて不純物
注入用のマスクを形成しソースおよびドレイン領域14
cに不純物(燐イオン)を注入する。ゲート絶縁膜15
となる酸化シリコン膜を形成した後、ゲート電極16を
形成し、薄膜トランジスタにLDD領域14bを形成する
ため不純物(燐イオン)を注入する。不純物が注入され
ていない領域14aは真性多結晶シリコンであり、チャ
ネル領域となる。
Next, the a-Si film is polycrystallized by excimer laser annealing to form a poly-Si film 14. At this time, an XeCl excimer laser with a wavelength of 308 nm is used as the excimer laser. Next, as shown in FIG. 1B, after processing the poly-Si film into a desired shape, a mask for impurity implantation is formed with a photoresist 23 to form the source and drain regions 14.
Impurities (phosphorus ions) are implanted into c. Gate insulating film 15
After forming a silicon oxide film to be the above, a gate electrode 16 is formed, and an impurity (phosphorus ion) is implanted to form the LDD region 14b in the thin film transistor. The region 14a in which impurities are not implanted is intrinsic polycrystalline silicon and serves as a channel region.

【0042】次に、図1(c)に示すように、層間絶縁
膜となる酸化シリコン膜17を形成した後、注入した不
純物の活性化を、減圧窒素雰囲気下で500〜600℃の温度
でアニールを施すことにより行う。次に、ソースおよび
ドレイン領域上の絶縁膜にコンタクトホールを開口し、
SD配線(Al/Ti)18、19を形成する。
Next, as shown in FIG. 1C, after the silicon oxide film 17 to be an interlayer insulating film is formed, the implanted impurities are activated at a temperature of 500 to 600 ° C. under a reduced pressure nitrogen atmosphere. This is done by annealing. Next, a contact hole is opened in the insulating film on the source and drain regions,
SD wirings (Al / Ti) 18 and 19 are formed.

【0043】最後に窒化シリコンからなる保護絶縁膜2
0を形成し、水素雰囲気でのアニールを行い、多結晶シ
リコン薄膜中の未結合手を水素にて補償することで特性
を向上させ薄膜トランジスタが完成する。
Finally, the protective insulating film 2 made of silicon nitride
0 is formed, annealing is performed in a hydrogen atmosphere, and dangling bonds in the polycrystalline silicon thin film are compensated by hydrogen to improve the characteristics and complete the thin film transistor.

【0044】なお、これらの製造方法により作成した薄
膜トランジスタを用いて液晶表示装置を作成すれば、高
精細、高開口率の液晶表示装置が得られる。また、有機
EL表示装置にも、これらの製造方法により作成した薄
膜トランジスタを適用でき、薄型、高輝度、高コントラ
ストの有機EL表示装置を実現できる・
If a liquid crystal display device is manufactured using the thin film transistors manufactured by these manufacturing methods, a liquid crystal display device with high definition and high aperture ratio can be obtained. In addition, the thin film transistor produced by these manufacturing methods can be applied to the organic EL display device, and a thin, high-luminance, high-contrast organic EL display device can be realized.

【0045】[0045]

【発明の効果】脱水素後の非晶質シリコン膜表面の自然
酸化シリコン膜を、まずオゾン溶液で洗浄することによ
り有機汚染等を除去し、非晶質シリコン膜表面を完全な
親水性とし、フッ酸等の薬液が膜上に均一に広がるよう
になる。
The natural silicon oxide film on the surface of the amorphous silicon film after dehydrogenation is first washed with an ozone solution to remove organic contamination and the like, and the surface of the amorphous silicon film is made completely hydrophilic. A chemical solution such as hydrofluoric acid spreads uniformly on the film.

【0046】さらにフッ酸溶液でこの酸化シリコン膜を
完全に除去(撥水状態)することで、レーザーアニール
時に汚染物質がシリコン膜中に取りこまれるのを防止す
るとともに、表面に膜厚1〜10nmの酸化膜を形成した後
にレーザーアニールを行うことで、レーザーエネルギー
を酸化シリコン膜の無い状態(撥水状態)で照射する場
合より低くしても、結晶粒径の大きい多結晶シリコン膜
を得ることができる。
Further, by completely removing (water repellent state) the silicon oxide film with a hydrofluoric acid solution, it is possible to prevent contaminants from being taken into the silicon film during laser annealing, and to form a film having a thickness of 1 to 1 on the surface. By performing laser annealing after forming a 10 nm oxide film, a polycrystalline silicon film with a large crystal grain size can be obtained even if the laser energy is lower than when irradiating without the silicon oxide film (water repellent state). be able to.

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

【図1】本発明の実施の形態におけるn型TFTの製造
過程を示す図
FIG. 1 is a diagram showing a manufacturing process of an n-type TFT according to an embodiment of the present invention.

【図2】従来のn型TFTの製造過程を示す図FIG. 2 is a diagram showing a manufacturing process of a conventional n-type TFT.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

11 ガラス基板 12 バッファー層(酸化シリコン) 13 非晶質シリコン 14 多結晶シリコン 14a 真性多結晶シリコン(チャネル領域) 14b 低濃度不純物注入領域(LDD領域) 14c 高濃度不純物注入領域(SD領域) 15 ゲート絶縁膜(酸化シリコン) 16 ゲート電極(MoW合金) 17 層間絶縁膜(酸化シリコン) 18、19 SD配線(Al/Ti) 20 保護絶縁膜(窒化シリコン) 21 自然酸化シリコン膜 22 酸化シリコン膜 23 フォトレジスト 11 glass substrate 12 buffer layer (silicon oxide) 13 Amorphous silicon 14 Polycrystalline silicon 14a Intrinsic polycrystalline silicon (channel region) 14b Low-concentration impurity implantation region (LDD region) 14c High concentration impurity implantation region (SD region) 15 Gate insulating film (silicon oxide) 16 Gate electrode (MoW alloy) 17 Interlayer insulation film (silicon oxide) 18, 19 SD wiring (Al / Ti) 20 Protective insulation film (silicon nitride) 21 Natural silicon oxide film 22 Silicon oxide film 23 Photoresist

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 2H092 JA25 KA04 MA25 MA30 MA37 NA21 5F052 AA02 BB07 CA02 DA02 DB03 EA15 JA01 5F110 AA30 BB01 CC02 DD02 DD13 FF02 GG02 GG13 GG45 HJ01 HJ23 HL03 HL04 HL11 HM15 NN03 NN23 NN24 PP03 PP31 PP35 QQ09 QQ23 QQ24 5G435 AA17 BB12 CC09 KK05 KK09 KK10    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F-term (reference) 2H092 JA25 KA04 MA25 MA30 MA37                       NA21                 5F052 AA02 BB07 CA02 DA02 DB03                       EA15 JA01                 5F110 AA30 BB01 CC02 DD02 DD13                       FF02 GG02 GG13 GG45 HJ01                       HJ23 HL03 HL04 HL11 HM15                       NN03 NN23 NN24 PP03 PP31                       PP35 QQ09 QQ23 QQ24                 5G435 AA17 BB12 CC09 KK05 KK09                       KK10

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ガラス基板上に非晶質シリコン膜を堆積す
る工程と、 前記非晶質シリコン膜中に含有される水素を離脱させる
ために400℃以上の温度で前記非晶質シリコン膜を加
熱する工程と、 前記非晶質シリコン膜上に形成された自然酸化シリコン
膜を、オゾン溶液で洗浄した後、フッ酸溶液で除去する
工程と、 前記非晶質シリコン膜の表面に膜厚1〜10nmの酸化
シリコン膜を形成する工程と、 前記酸化シリコン膜が形成された前記非晶質シリコン膜
にレーザー光を照射して多結晶シリコン膜を形成する工
程とを備える薄膜トランジスタの製造方法。
1. A step of depositing an amorphous silicon film on a glass substrate, and a step of depositing the amorphous silicon film at a temperature of 400 ° C. or higher in order to release hydrogen contained in the amorphous silicon film. A step of heating, a step of cleaning the native silicon oxide film formed on the amorphous silicon film with an ozone solution and then a hydrofluoric acid solution, and a film thickness of 1 on the surface of the amorphous silicon film. A method of manufacturing a thin film transistor, comprising: forming a silicon oxide film having a thickness of 10 nm; and irradiating the amorphous silicon film having the silicon oxide film formed thereon with laser light to form a polycrystalline silicon film.
【請求項2】オゾン溶液を用いて非晶質シリコン膜の表
面に酸化シリコン膜を形成することを特徴とする請求項
1記載の薄膜トランジスタの製造方法。
2. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 1, wherein a silicon oxide film is formed on the surface of the amorphous silicon film using an ozone solution.
【請求項3】フッ酸溶液で自然酸化シリコン膜を除去す
る工程と、純水で前記フッ酸溶液を洗い流し、オゾン溶
液で酸化シリコン膜を形成する工程とを1台の洗浄装置
で連続に行うことを特徴とする請求項1または2に記載
の薄膜トランジスタの製造方法。
3. The step of removing the natural silicon oxide film with a hydrofluoric acid solution and the step of rinsing the hydrofluoric acid solution with pure water to form a silicon oxide film with an ozone solution are successively performed by one cleaning device. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 1 or 2, characterized in that.
【請求項4】酸化雰囲気中で200℃〜600℃の温度
で加熱して非晶質シリコン膜の表面に酸化シリコン膜を
形成することを特徴とする請求項1記載の薄膜トランジ
スタの製造方法。
4. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 1, wherein the silicon oxide film is formed on the surface of the amorphous silicon film by heating at a temperature of 200 ° C. to 600 ° C. in an oxidizing atmosphere.
【請求項5】酸化雰囲気中でのプラズマ放電により非晶
質シリコン膜の表面に酸化シリコン膜を形成することを
特徴とする請求項1記載の薄膜トランジスタの製造方
法。
5. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 1, wherein a silicon oxide film is formed on the surface of the amorphous silicon film by plasma discharge in an oxidizing atmosphere.
【請求項6】酸化雰囲気中で紫外域の強光を照射するこ
とにより非晶質シリコン膜の表面に酸化シリコン膜を形
成することを特徴とする請求項1記載の薄膜トランジス
タの製造方法。
6. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 1, wherein the silicon oxide film is formed on the surface of the amorphous silicon film by irradiating strong light in the ultraviolet region in an oxidizing atmosphere.
【請求項7】請求項1〜6のいずれかに記載の薄膜トラ
ンジスタの製造方法を備える表示装置の製造方法。
7. A method of manufacturing a display device, comprising the method of manufacturing a thin film transistor according to claim 1.
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