JP2004260202A - Semiconductor device - Google Patents

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Setsuo Nakajima
節男 中嶋
Hisashi Otani
久 大谷
Toshiji Hamaya
敏次 浜谷
Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the reliability of a semiconductor device by preventing impurities from creeping from a glass substrate and the like into an active layer in the semiconductor device. <P>SOLUTION: A crystalline silicon film used as the active layer, a first silicon oxide film, a second silicon oxide film, a third silicon oxide film overlying them, further a silicon nitride film overlying the third silicon oxide film, and the silicon nitride film are covered by a resin film in the semiconductor device. This constitution can prevent impurities from creeping into the active layer. Therefore, a highly reliable semiconductor device can be obtained. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

本明細書で開示する発明は、ガラス基板上に形成される半導体装置に関する。またその作製方法に関する。具体的な技術分野としては、ガラス基板上に形成される薄膜トランジスタ及びその作製方法を挙げることができる。   The invention disclosed in this specification relates to a semiconductor device formed over a glass substrate. Further, the present invention relates to a manufacturing method thereof. Specific technical fields include a thin film transistor formed over a glass substrate and a method for manufacturing the thin film transistor.

ガラス基板上に薄膜トランジスタ(以下TFTと称する)を形成する技術が知られている。   A technique for forming a thin film transistor (hereinafter, referred to as a TFT) on a glass substrate is known.

この技術は、アクティブマトリクス型の液晶表示装置を実現する過程で発展してきたものである。   This technology has been developed in the process of realizing an active matrix type liquid crystal display device.

現状において主流なのは、非晶質珪素膜を用いたa−SiTFTが主流である。   At present, a-Si TFTs using an amorphous silicon film are mainly used.

しかし、a−SiTFTは、その動作速度が遅く、アクティブマトリクス回路を構成する以外には適用できない。   However, the operation speed of the a-SiTFT is slow, and therefore, the a-SiTFT is not applicable except for forming an active matrix circuit.

近年、アクティブマトリクス回路以外に周辺駆動回路やその他の回路を1枚のガラス基板上に集積化する構成が提案されている。この構成は、システムオンパネルと称されている。   In recent years, a configuration has been proposed in which a peripheral driving circuit and other circuits other than the active matrix circuit are integrated on a single glass substrate. This configuration is called a system-on-panel.

このシステムオンパネルと呼ばれるような構成は、液晶表示装置が搭載される装置が、今後益々小型軽量化されていく上で必要とされる形態である。   This configuration called a system-on-panel is a form required for a device on which a liquid crystal display device is mounted to be further reduced in size and weight in the future.

また、1枚の基板上に色々な機能を有した回路を集積化することは、作製工程や動作チェックを簡略化する上でも有用である。   In addition, it is useful to integrate circuits having various functions on one substrate in order to simplify a manufacturing process and operation check.

ガラス基板上にTFTを作製した場合、その特性の低さと特性のバラツキとが問題となる。   When a TFT is manufactured on a glass substrate, there are problems of low characteristics and variations in characteristics.

特性が低ければ、構成する回路の特性も低いものとなる。また、特性のバラツキが大きければ、構成する回路の特性のバラツキや特性の低さが問題となる。   If the characteristics are low, the characteristics of the constituent circuits are also low. Also, if the variation in the characteristics is large, the variation in the characteristics of the constituent circuits and the low characteristics are problematic.

特性の低さは、利用する半導体膜の物性に主に関係する。TFTの特性は、結晶性の高い珪素膜を利用することで高めることができる。   Low characteristics are mainly related to the physical properties of the semiconductor film to be used. The characteristics of the TFT can be enhanced by using a silicon film having high crystallinity.

他方、TFTの特性のバラツキについては、
(1)プロセスの不安定性に起因するもの。
(2)得られる薄膜半導体の電気的な不安定性に起因するもの。
等が考えられている。しかし、根本的な解決手段は見出されていないのが現状である。
On the other hand, regarding variations in TFT characteristics,
(1) Due to process instability.
(2) Those resulting from electrical instability of the obtained thin film semiconductor.
Etc. are considered. However, at present, no fundamental solution has been found.

本発明者らは、TFTの特性を大きく左右するゲイト絶縁膜に関して、その膜質や不純物の計測を行い、上述したTFTの特性のバラツキとの関係について考察した。   The present inventors measured the film quality and impurities of a gate insulating film that greatly affects the characteristics of the TFT, and examined the relationship with the above-described variation in the characteristics of the TFT.

図3に示すのは、コーニング1737ガラス基板上に形成されたTFTのゲイト絶縁膜とゲイト電極との界面における不純物の存在に関するデータである。   FIG. 3 shows data on the presence of impurities at the interface between the gate insulating film and the gate electrode of the TFT formed on the Corning 1737 glass substrate.

このデータは、EDX(エネルギー分散型X線マイクロ分析)によって計測した結果である。   This data is a result measured by EDX (energy dispersive X-ray micro analysis).

EDXは、存在割合がコンマ%オーダー以上で存在している元素に関して感度を有している。従って、EDX分析で検出された元素は、その存在割合(元素数比率)がコンマ%オーダー以上であることを示している。   EDX has sensitivity with respect to elements whose abundance exists in the order of comma% or more. Therefore, the elements detected by EDX analysis indicate that their abundance ratios (element number ratios) are on the order of comma% or more.

このサンプルは、ゲイト絶縁膜として、プラズマCVD法で成膜された酸化珪素膜を利用し、ゲイト電極としてスパッタ法で成膜したアルミニウムを利用している。   This sample uses a silicon oxide film formed by a plasma CVD method as a gate insulating film, and uses aluminum formed by a sputtering method as a gate electrode.

従って、図4には珪素(Si)、酸素(O)、アルミニウム(Al)のピークが現れている。しかし、微量にバリウム(Ba)やカルシウム(Ca)のピークも現れている。   Accordingly, peaks of silicon (Si), oxygen (O), and aluminum (Al) appear in FIG. However, a trace amount of barium (Ba) or calcium (Ca) also appears.

図4に示す計測値の縦軸は、原子の存在比率を正確に反映したものではない。しかし、その相対的な存在密度の関係は示されている。   The vertical axis of the measured values shown in FIG. 4 does not accurately reflect the abundance ratio of atoms. However, their relative abundance relationships are shown.

図4において、バリウムやカリシウムのカウント数は、アルミニウムや珪素のそれに比較すれば少ないが、電気的な影響を考えた場合、その密度は高いものであるといえる。(少なくともコンマ数%以上存在する)   In FIG. 4, the count number of barium or calcium is smaller than that of aluminum or silicon, but it can be said that the density is high when electric influence is considered. (At least a few percent of commas)

バリウムやカルシウムはイオン化傾向が高い。従って、ゲイト絶縁膜とゲイト電極との界面にこのような元素がコンマ%以上の濃度で存在していることは、TFTの動作を不安定にする大きな要因となる。   Barium and calcium have a high ionization tendency. Therefore, the presence of such an element at a concentration of comma% or more at the interface between the gate insulating film and the gate electrode is a major factor that makes the operation of the TFT unstable.

図5に示すのは、基板として利用したコーニング1737ガラス基板を図3に示すのと同様な計測方法により分析した結果である。   FIG. 5 shows the result of analyzing the Corning 1737 glass substrate used as the substrate by the same measurement method as shown in FIG.

図5から明らかなように、このガラス基板には、バリウムやカルシウムが比較的高濃度に含まれている。   As is clear from FIG. 5, the glass substrate contains barium and calcium at a relatively high concentration.

このことから、図4に示されるバリウムやカルシウムは、利用したガラス基板から回り込んだものであると考えることができる。   From this, it can be considered that barium and calcium shown in FIG. 4 have come from the glass substrate used.

このガラス基板からの不純物の回り込みは、ゲイト電極の成膜時に基板がスパッタリングされ、その際に当該不純物が雰囲気中に飛び散ることにより発生するものであると考えられる。   It is considered that the sneaking of the impurity from the glass substrate is caused by the substrate being sputtered at the time of forming the gate electrode, and the impurity scattered into the atmosphere at that time.

本明細書で開示する発明は、上述したような認識に立ち、ガラス基板(またはその他適当な基板)から不純物がTFT中に回り込むことを防ぐ構成を提供することを課題とする。   In view of the above-described recognition, an object of the invention disclosed in this specification is to provide a structure for preventing impurities from flowing from a glass substrate (or another appropriate substrate) into a TFT.

本明細書で開示する発明の一つは、ガラス基板または石英基板の露呈した外周表面に減圧熱CVD法によりブロッキング層を形成する工程と、前記絶縁膜を覆って減圧熱CVD法により非晶質珪化膜を成膜する工程と、前記絶縁膜と同じ膜質の絶縁膜を前記珪化膜を覆って減圧熱CVD法で成膜する工程と、該工程において珪化膜を覆って成膜された絶縁膜をゲイト絶縁膜として薄膜トランジスタを完成させる工程と、を有することを特徴とする。   One of the inventions disclosed in this specification is a step of forming a blocking layer on the exposed outer peripheral surface of a glass substrate or a quartz substrate by a low-pressure thermal CVD method, and a step of covering the insulating film with an amorphous by a low-pressure thermal CVD method. A step of forming a silicide film, a step of forming an insulating film of the same film quality as the insulating film by the low pressure thermal CVD method over the silicide film, and an insulating film formed by covering the silicide film in the step. And a step of completing a thin film transistor using the gate insulating film as a gate insulating film.

他の発明の構成は、ガラス基板または石英基板の露呈した上面及び裏面及び側面に減圧熱CVD法により絶縁膜を成膜する工程と、前記絶縁膜を覆って減圧熱CVD法により非晶質珪化膜を成膜する工程と、前記絶縁膜と同じ膜質の絶縁膜を前記珪化膜を覆って減圧熱CVD法で成膜する工程と、該工程において珪化膜を覆って成膜された絶縁膜をゲイト絶縁膜として薄膜トランジスタを完成させる工程と、を有することを特徴とする。   According to another aspect of the present invention, there is provided a process of forming an insulating film on the exposed upper surface, back surface and side surfaces of a glass substrate or a quartz substrate by a reduced pressure thermal CVD method, and forming an amorphous silicide by a reduced pressure thermal CVD method covering the insulating film. A step of forming a film, a step of forming an insulating film having the same film quality as the insulating film by the low-pressure thermal CVD method covering the silicide film, and a step of forming the insulating film formed by covering the silicide film in the step. And a step of completing a thin film transistor as a gate insulating film.

ガラス基板としては、コーニング1737ガラス基板、7059ガラス基板、またネオセラムN0ガラス基板、N11ガラス基板等を利用することができる。   As the glass substrate, a Corning 1737 glass substrate, a 7059 glass substrate, a neoceram N0 glass substrate, an N11 glass substrate, or the like can be used.

非晶質珪化膜としては、非晶質珪素膜または非晶質状態のSixGe1-x(0≦X≦1)で示される膜を利用することができる。 As the amorphous silicide film, an amorphous silicon film or a film represented by amorphous Si x Ge 1-x (0 ≦ X ≦ 1) can be used.

ブロッキング層としては、酸化珪素膜、酸化窒化珪素膜、窒化珪素膜を挙げることができる。   Examples of the blocking layer include a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, and a silicon nitride film.

酸化珪素膜の成膜方法としては、シランと酸素、またはジクロールシランと酸素とを原料ガスとした減圧熱CVD法を利用することができる。   As a method for forming the silicon oxide film, a low-pressure thermal CVD method using silane and oxygen or dichlorosilane and oxygen as source gases can be used.

窒化珪素膜及び酸化窒化珪素膜の成膜方法としては、原料ガスとして、シランとN2O、またはシランとNO2とを用いた減圧CVD法を用いることができる。また窒化珪素膜を成膜するのであれば、ジクロールシランとアンモニアとを用いた減圧熱CVD法を用いることができる。 As a method for forming the silicon nitride film and the silicon oxynitride film, a low-pressure CVD method using silane and N 2 O or silane and NO 2 as a source gas can be used. If a silicon nitride film is formed, a low pressure thermal CVD method using dichlorosilane and ammonia can be used.

特にジクロールシランとアンモニアとを用いたプラズマCVD法では、成膜される膜中の欠陥が塩素でターミネイトされるので、欠陥の少ない膜を成膜するのに効果がある。   In particular, in a plasma CVD method using dichlorosilane and ammonia, a defect in a film to be formed is terminated by chlorine, which is effective in forming a film with few defects.

他の発明の構成は、ガラス基板の一方の面に薄膜トランジスタが形成されており、前記薄膜トランジスタのゲイト絶縁膜を構成する絶縁膜は前記ガラス基板を包んで設けられていることを特徴とする。   Another structure of the invention is characterized in that a thin film transistor is formed on one surface of a glass substrate, and an insulating film constituting a gate insulating film of the thin film transistor is provided so as to surround the glass substrate.

他の発明の構成は、ガラス基板の一方の面に薄膜トランジスタが形成されており、前記薄膜トランジスタのゲイト絶縁膜を構成する絶縁膜は前記ガラス基板の裏面側にも成膜されていることを特徴とする。   Another embodiment of the invention is characterized in that a thin film transistor is formed on one surface of a glass substrate, and an insulating film forming a gate insulating film of the thin film transistor is also formed on the back surface side of the glass substrate. I do.

他の発明の構成は、ガラス基板の一方の面に薄膜トランジスタを利用した半導体装置であって、前記薄膜トランジスタのゲイト絶縁膜を構成する絶縁膜は前記ガラス基板の裏面側にも成膜されていることを特徴とする半導体装置。   Another aspect of the invention is a semiconductor device using a thin film transistor on one surface of a glass substrate, wherein an insulating film forming a gate insulating film of the thin film transistor is also formed on the back surface side of the glass substrate. A semiconductor device characterized by the above-mentioned.

また上記3つの発明の構成において、薄膜トランジスタを構成する活性層の下面には絶縁膜が成膜されており、該絶縁膜はガラス基板の裏面側にも成膜されていることを特徴とする。   In the structures of the above three inventions, an insulating film is formed on the lower surface of the active layer forming the thin film transistor, and the insulating film is also formed on the back surface of the glass substrate.

他の発明の構成は、ガラス基板の一方の面に薄膜トランジスタを利用した半導体装置であって、前記薄膜トランジスタのゲイト絶縁膜を構成する絶縁膜と前記薄膜トランジスタの活性層の下地に成膜されている絶縁膜とは同一成分を有し、前記絶縁膜は、前記ガラス基板の裏面側にも成膜されていることを特徴とする。   According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device using a thin film transistor on one surface of a glass substrate, wherein an insulating film forming a gate insulating film of the thin film transistor and an insulating film formed on a base of an active layer of the thin film transistor are provided. The film has the same components as the film, and the insulating film is also formed on the back surface side of the glass substrate.

他の発明の構成は、ガラス基板の一方の面に薄膜トランジスタを利用した半導体装置であって、前記薄膜トランジスタのゲイト絶縁膜を構成する絶縁膜と前記薄膜トランジスタの活性層の下地に成膜されている絶縁膜とは同一成分を有し、前記下地に成膜されている絶縁膜は、ガラス基板を包んで成膜されていることを特徴とする。   According to another aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device using a thin film transistor on one surface of a glass substrate, wherein an insulating film forming a gate insulating film of the thin film transistor and an insulating film formed on a base of an active layer of the thin film transistor are provided. The film has the same components as the film, and the insulating film formed on the base is formed so as to surround the glass substrate.

上記の発明において、絶縁膜中にハロゲン元素を含有させることは有効である。例えば、絶縁膜の成膜をジクロールシランを用いた方法によれば、膜中に塩素を含有させることができる。この際のハロゲン元素の濃度は、5原子%以内とすることが望ましい。   In the above invention, it is effective to include a halogen element in the insulating film. For example, according to a method using dichlorosilane for forming an insulating film, chlorine can be contained in the film. At this time, the concentration of the halogen element is desirably within 5 atomic%.

本明細書で開示する発明を利用することで、ガラス基板(または適当な基板)から不純物がTFT中に回り込むことを防ぐ構成を提供することはできる。   By utilizing the invention disclosed in this specification, it is possible to provide a structure for preventing impurities from entering a TFT from a glass substrate (or an appropriate substrate).

そして高い信頼性を有したTFTを作製することができる。さらにTFTを利用した装置(半導体装置)をより高性能にまた高信頼性を有したものとすることができる。   Then, a TFT having high reliability can be manufactured. Further, a device (semiconductor device) using a TFT can have higher performance and higher reliability.

図2(C)に示すように、ガラス基板を酸化珪素膜102で包む構造とする。こうすることで、ガラス基板からの不純物の拡散を抑制することができる。   As shown in FIG. 2C, the glass substrate is covered with a silicon oxide film 102. By doing so, diffusion of impurities from the glass substrate can be suppressed.

また、活性層の下地膜102とゲイト電極115、116とを同じ膜質を有する絶縁膜とする。   In addition, the base film 102 of the active layer and the gate electrodes 115 and 116 are formed as insulating films having the same film quality.

こうすることで、活性層の上面と下面とにおける電気的な状態(界面特性の違い)に起因する動作への悪影響を抑制することができる。   By doing so, it is possible to suppress an adverse effect on the operation due to the electrical state (difference in interface characteristics) between the upper surface and the lower surface of the active layer.

[実施例1]
図1〜図3に本実施例の作製工程を示す。まずコーニング1737ガラス基板101を用意する。(図1(A))
[Example 1]
1 to 3 show a manufacturing process of this embodiment. First, a Corning 1737 glass substrate 101 is prepared. (Fig. 1 (A))

ガラス基板としては、コーニング7059ガラス基板や石英基板、その他適当なガラス基板を利用することができる。   As the glass substrate, a Corning 7059 glass substrate, a quartz substrate, or another suitable glass substrate can be used.

特に不純物の含有率が高い低級は石英ガラスを利用する場合には、本実施例に示す構成は有用なものとなる。   The structure shown in this embodiment is particularly useful when low-grade quartz glass having a high impurity content is used.

次に減圧熱CVD法により、ガラス基板101の露呈した面に酸化窒化珪素膜102を200nmの厚さに成膜する。(図1(B))   Next, a silicon oxynitride film 102 is formed to a thickness of 200 nm on the exposed surface of the glass substrate 101 by a low-pressure thermal CVD method. (FIG. 1 (B))

ここでは、原料ガスとしてSiH4とNO2とを利用して、酸化珪素膜102(厳密には窒素が含まれたものとなる)を300nmの厚さのに成膜する。 Here, a silicon oxide film 102 (strictly containing nitrogen) is formed to a thickness of 300 nm using SiH 4 and NO 2 as source gases.

この際の加熱温度は、600℃とする。この加熱温度は、600℃±50℃の範囲から選択することが好ましい。   The heating temperature at this time is 600 ° C. The heating temperature is preferably selected from the range of 600 ° C. ± 50 ° C.

また基板として石英基板を利用する場合は、原料ガスとしてシランとN2Oとを利用して、850℃程度の加熱温度で成膜を行うことができる。また、ジクロールシランとアンモニアとを用いて窒化珪素膜を成膜してもよい。 When a quartz substrate is used as the substrate, a film can be formed at a heating temperature of about 850 ° C. using silane and N 2 O as source gases. Alternatively, a silicon nitride film may be formed using dichlorosilane and ammonia.

この酸化珪素膜102は、基板の表面及び裏面、及び側面に成膜される。なお基板を保持するために成膜中において、基板の縁の部分は、基板ホルダーに接しいるため成膜されない。   The silicon oxide film 102 is formed on the front surface, the back surface, and the side surface of the substrate. Note that, during film formation for holding the substrate, the edge portion of the substrate is not formed because it is in contact with the substrate holder.

この基板ホルダーに接して成膜がされない領域の面積は全体の表面積の5%以内とすることが重要である。   It is important that the area of the region where the film is not formed in contact with the substrate holder is within 5% of the total surface area.

次に原料ガスとしてSi26を利用した減圧熱CVD法により、非晶質珪素膜103を50nmの厚さに成膜する。(図1(C)) Next, an amorphous silicon film 103 is formed to a thickness of 50 nm by a low pressure thermal CVD method using Si 2 H 6 as a source gas. (Fig. 1 (C))

次に加熱処理を施し、非晶質珪素膜103を結晶化させる。こうして、結晶性珪素膜を得る。   Next, heat treatment is performed to crystallize the amorphous silicon film 103. Thus, a crystalline silicon film is obtained.

結晶化のための手段としては、加熱処理以外にレーザー光の照射や加熱とレーザー光の照射の併用、さらには強光の照射等の手段を利用することができる。   As means for crystallization, other than heat treatment, means such as irradiation with laser light, combined use of heating and irradiation with laser light, or irradiation with strong light can be used.

次に図示しないレジストマスクを配置し、ウェットエッチング法により、先に得られた結晶性珪素膜をパターニングする。   Next, a resist mask (not shown) is arranged, and the previously obtained crystalline silicon film is patterned by a wet etching method.

このパターニングを施すことにより、104、105で示されるパターンを得る。(図1(D))   By performing this patterning, patterns indicated by 104 and 105 are obtained. (Fig. 1 (D))

次に図2(A)に示すようにゲイト絶縁膜を構成する酸化珪素膜106を減圧熱CVD法により50nmの厚さに成膜する。   Next, as shown in FIG. 2A, a silicon oxide film 106 forming a gate insulating film is formed to a thickness of 50 nm by a low pressure thermal CVD method.

この酸化珪素膜106の成膜も原料ガスとしてSiH4とNO2とを利用した減圧熱CVD法でもって行う。 The formation of the silicon oxide film 106 is also performed by a low pressure thermal CVD method using SiH 4 and NO 2 as source gases.

これまでの工程においては、高周波電力を利用したプラズマプロセスは利用されていない。ガラス基板は、酸化珪素膜102でもってその露呈した面が覆われている。(ホルダーに接した領域は除外するとして)   In the steps so far, a plasma process using high-frequency power has not been used. The exposed surface of the glass substrate is covered with the silicon oxide film 102. (Excluding the area in contact with the holder)

プラズマプロセスを利用しないことで、加速されたイオンの衝突による、ガラス基板中からの不純物の放出を抑制することができる。またそれに加えて、ガラス基板を酸化珪素膜でもって覆うことで、ガラス基板中からの不純物の放出をさらに抑制することができる。   By not using a plasma process, emission of impurities from the glass substrate due to accelerated ion collision can be suppressed. In addition, by covering the glass substrate with a silicon oxide film, emission of impurities from the glass substrate can be further suppressed.

従って、基板からの不純物が珪素膜パターン104や105の表面、さらには酸化珪素膜106の表面に回り込んでしまうことを抑制することができる。   Therefore, it is possible to prevent impurities from the substrate from reaching the surfaces of the silicon film patterns 104 and 105 and the surface of the silicon oxide film 106.

図2(A)に示す状態を得たら、図示しないアルミニウム膜をスパッタ法で400nmの厚さに成膜する。そしてレジストマスク20、21を利用してこのアルミニウム膜をパターニングすることにより、107と108で示されるパターンを得る。(図2(B))   After the state shown in FIG. 2A is obtained, an aluminum film (not shown) is formed to a thickness of 400 nm by a sputtering method. By patterning this aluminum film using the resist masks 20 and 21, patterns 107 and 108 are obtained. (FIG. 2 (B))

107と108で示されるパターンは、TFTのゲイト電極を構成する基のパターンとなる。   The patterns shown by 107 and 108 are the base patterns constituting the gate electrode of the TFT.

図2(B)に示す状態を得たら、レジストマスク20、21を残存させた状態において陽極酸化を行う。ここでは、3%の蓚酸を含んだ水溶液を電解溶液として用いた陽極酸化法により、多孔質状の陽極酸化膜109、112を成膜する。ここでは、その成長距離を400nmとする。   After the state shown in FIG. 2B is obtained, anodic oxidation is performed with the resist masks 20 and 21 remaining. Here, porous anodic oxide films 109 and 112 are formed by an anodic oxidation method using an aqueous solution containing 3% oxalic acid as an electrolytic solution. Here, the growth distance is 400 nm.

この際、アルミニウムのパターン上にレジストマスクが残存している関係上、陽極酸化がアルミニウムパターンの側面において選択的に進行する。   At this time, anodic oxidation selectively proceeds on the side surface of the aluminum pattern because the resist mask remains on the aluminum pattern.

次にレジストマスク20、21を取り除き、再度の陽極酸化を行う。ここでは、3%の酒石酸を含んだエチレングリコール溶液をアンモニア水で中和した溶液を電解液として用いた陽極酸化を行う。この工程では、電解溶液が多孔質状の陽極酸化膜中に侵入する関係から110と113で示される陽極酸化膜が形成される。   Next, the resist masks 20 and 21 are removed, and anodic oxidation is performed again. Here, anodization is performed using a solution obtained by neutralizing an ethylene glycol solution containing 3% tartaric acid with aqueous ammonia as an electrolyte. In this step, anodic oxide films 110 and 113 are formed because the electrolytic solution penetrates into the porous anodic oxide film.

この陽極酸化膜110、113は、緻密な膜質を有したものとなる。なお、この緻密な膜質を有する陽極酸化膜110、113の膜厚は70nmとする。   The anodic oxide films 110 and 113 have dense film quality. The thickness of the anodic oxide films 110 and 113 having the dense film quality is 70 nm.

こうして図2(C)に示す状態を得る。次に上面において露呈した酸化珪素膜106を垂直異方性を有するドライエッチング法によって除去する。   Thus, the state shown in FIG. 2C is obtained. Next, the silicon oxide film 106 exposed on the upper surface is removed by a dry etching method having vertical anisotropy.

さらに多孔質状の陽極酸化膜109と112とを除去する。こうして図2(D)に示す状態を得る。 Further, the porous anodic oxide films 109 and 112 are removed. Thus, the state shown in FIG. 2D is obtained.

こうして図2(D)に示す状態を得る。図2(D)に示す状態においては、117で示されるようにゲイト絶縁膜を構成する酸化珪素膜が基板の裏面側に残存した状態となる。   Thus, the state shown in FIG. 2D is obtained. In the state shown in FIG. 2D, the silicon oxide film forming the gate insulating film remains on the back side of the substrate as indicated by 117.

また、115と116で示されるようにゲイト電極を構成する酸化珪素膜が残存する。   Further, as shown by 115 and 116, the silicon oxide film forming the gate electrode remains.

次にソース及びドレイン領域を形成するための不純物元素のドーピングをプラズマドーピング法でもって行う。(図3(A))   Next, doping of an impurity element for forming source and drain regions is performed by a plasma doping method. (FIG. 3 (A))

ここでは、2つのTFTの領域を交互にレジストマスクでマスクし、それぞれにP(リン)とB(ボロン)のドーピングを行う。   Here, the regions of the two TFTs are alternately masked with a resist mask, and P (phosphorus) and B (boron) are respectively doped.

このドーピングを行うことによって、PTFT(Pチャネル型の薄膜トランジスタ)のソース領域118、ドレイン領域122が自己整合的に形成される。   By performing this doping, a source region 118 and a drain region 122 of a PTFT (P-channel thin film transistor) are formed in a self-aligned manner.

他方、NTFT(Nチャネル型の薄膜トランジスタ)のソース領域127、ドレイン領域123とが自己整合的に形成される。(図3(A))   On the other hand, a source region 127 and a drain region 123 of an NTFT (N-channel thin film transistor) are formed in a self-aligned manner. (FIG. 3 (A))

この際、残存した酸化珪素膜115、116が存在する関係上、ライトドーピングがされた領域119、121、124、126が自己整合的に形成される。(図3(A))   At this time, the lightly doped regions 119, 121, 124, and 126 are formed in a self-aligned manner due to the existence of the remaining silicon oxide films 115 and 116. (FIG. 3 (A))

119、121の領域は、118、122で示される領域よりもB(ボロン)のドーピング濃度が少ない低濃度不純物領域となる。(図3(A))   The regions 119 and 121 are low-concentration impurity regions having a lower B (boron) doping concentration than the regions 118 and 122. (FIG. 3 (A))

また、124、126の領域は、123、127で示される領域よりもP(リン)のドーピング濃度が少ない低濃度不純物領域となる。   The regions 124 and 126 are low-concentration impurity regions having a lower P (phosphorus) doping concentration than the regions 123 and 127.

ドーピングの終了後、レーザー光の照射を行いドーピングがされた領域の活性化を行う。この工程は、赤外光や紫外光等の強光の照射によって行ってもよい。   After completion of the doping, laser light irradiation is performed to activate the doped region. This step may be performed by irradiation with strong light such as infrared light or ultraviolet light.

図3(A)に示す状態を得たら、酸化珪素膜128をプラズマCVD法でもって300nmの厚さに成膜する。さらに窒化珪素膜129を50nmの厚さに成膜する。さらにポリイミド樹脂膜130をスピンコート法によって成膜する。こうして、図3(B)に示す状態を得る。   After the state shown in FIG. 3A is obtained, a silicon oxide film 128 is formed to a thickness of 300 nm by a plasma CVD method. Further, a silicon nitride film 129 is formed to a thickness of 50 nm. Further, a polyimide resin film 130 is formed by a spin coating method. Thus, the state shown in FIG. 3B is obtained.

ポリイミド以外には、ポリアミド、ポリイミドアミド、アクリル、エポキシ等を利用することができる。   Other than polyimide, polyamide, polyimide amide, acryl, epoxy and the like can be used.

図3(B)に示す状態を得たら、コンタクトホールの形成を行い、さらにPTFTのソース電極131、ドレイン電極132、NTFTのソース電極134、ドレイン電極133を形成する。   After the state shown in FIG. 3B is obtained, a contact hole is formed, and a source electrode 131 and a drain electrode 132 of the PTFT, and a source electrode 134 and a drain electrode 133 of the NTFT are formed.

こうして図3(C)に示す状態を得る。ここで、ドレイン電極132と133とを接続すれば、CMOS構造が得られる。   Thus, the state shown in FIG. 3C is obtained. Here, if the drain electrodes 132 and 133 are connected, a CMOS structure can be obtained.

本実施例に示すような作製工程を採用すれば、ゲイト絶縁膜とゲイト電極との間にガラス基板からの不純物が回り込むことを抑制することができ、得られるTFTの特性のバラツキを小さくすることができる。   By adopting the manufacturing process as shown in this embodiment, it is possible to suppress impurities from flowing from the glass substrate between the gate insulating film and the gate electrode, and to reduce the variation in the characteristics of the obtained TFT. Can be.

また、活性層とゲイト絶縁膜との間にガラス基板からの不純物が回り込むことを抑制することができる。   In addition, it is possible to prevent impurities from flowing from the glass substrate between the active layer and the gate insulating film.

このようにすることで、得られる装置の信頼性を高くすることができる。   By doing so, the reliability of the obtained device can be increased.

本実施例においては、ゲイト電極を構成する材料として、アルミニウムを用いる場合を示した。しかし、ゲイト電極を構成する材料としては、各種シリサイドや導電型を有した珪素、さらには各種金属材料を利用することができる。   In this embodiment, the case where aluminum is used as a material forming the gate electrode has been described. However, as a material for forming the gate electrode, various silicides, silicon having a conductivity type, and various metal materials can be used.

[実施例2]
本実施例は、実施例1に示す作製工程において、ゲイト絶縁膜として機能する酸化珪素膜103(図1(C)参照)を減圧熱CVD法でなはく、プラズマCVD法でもって成膜する場合の例である。
[Example 2]
In this embodiment, in the manufacturing process shown in Embodiment 1, the silicon oxide film 103 (see FIG. 1C) functioning as a gate insulating film is formed by a plasma CVD method instead of a low pressure thermal CVD method. This is an example of the case.

図6に作製工程を示す。まず実施例1に示した作製工程に従って、図6(A)に示すように、ガラス基板101の表面(上面、下面、側面)に減圧熱CVD法により酸化珪素膜を成膜する。そして結晶性珪素膜でなるパターン104と105を形成する。   FIG. 6 shows a manufacturing process. First, according to the manufacturing process described in Embodiment 1, as shown in FIG. 6A, a silicon oxide film is formed on the surface (upper surface, lower surface, and side surface) of the glass substrate 101 by a low-pressure thermal CVD method. Then, patterns 104 and 105 made of a crystalline silicon film are formed.

この状態において、プラズマCVD法によりゲイト絶縁膜として機能する酸化珪素膜601を20〜150nm(例えば100nm)の厚さに成膜する。(図6(A))   In this state, a silicon oxide film 601 functioning as a gate insulating film is formed to a thickness of 20 to 150 nm (for example, 100 nm) by a plasma CVD method. (FIG. 6 (A))

ここでプラズマCVD法により、酸化珪素膜601を成膜する場合、実施例1の場合に比較して、プラズマダメージによるガラス基板からの不純物の回り込みが懸念される。   Here, in the case where the silicon oxide film 601 is formed by the plasma CVD method, there is a concern that impurities may flow from the glass substrate due to plasma damage as compared with the case of the first embodiment.

しかし、本実施例の場合もガラス基板が酸化珪素膜102によってくるまれるように覆われているので、実用上は基板からの不純物の回り込みを大きく抑制することができる。   However, also in the case of this embodiment, since the glass substrate is covered so as to be wrapped by the silicon oxide film 102, it is possible to greatly suppress the sneaking of impurities from the substrate in practical use.

図6(A)に示す状態を得たら、レジストマスク20、21を利用してアルミニウム膜をパターニングし、アルミニウムパターン107、108を得る。(図6(B))   After the state shown in FIG. 6A is obtained, the aluminum film is patterned using the resist masks 20 and 21 to obtain aluminum patterns 107 and 108. (FIG. 6 (B))

次にレジストマスク20、21を残存させた状態で陽極酸化法により、多孔質状の陽極酸化膜109、112を形成する。そしてレジストマスク20、21を除去し、さらに緻密な膜質を有する陽極酸化膜110、113で形成する。(図6(C))   Next, with the resist masks 20 and 21 remaining, porous anodic oxide films 109 and 112 are formed by anodic oxidation. Then, the resist masks 20 and 21 are removed, and anodic oxide films 110 and 113 having denser film quality are formed. (FIG. 6 (C))

次に露呈した酸化珪素膜601を除去し、さらに多孔質状の陽極酸化膜109、112を除去する。こうして、図6(D)に示す状態を得る。   Next, the exposed silicon oxide film 601 is removed, and the porous anodic oxide films 109 and 112 are further removed. Thus, the state shown in FIG. 6D is obtained.

後は、図3(A)〜(C)に示す工程と同様な工程に従って、PTFT(Pチャネル型の薄膜トランジスタ)及びNTFT(Nチャネル型の薄膜トランジスタ)を作製する。   Thereafter, PTFTs (P-channel thin film transistors) and NTFTs (N-channel thin film transistors) are manufactured according to the same steps as those shown in FIGS.

[実施例3]
本実施例は、本明細書に開示する発明を利用して、逆スタガー型のTFTを作製する場合の例を示す。
[Example 3]
This embodiment shows an example in which an inverted staggered TFT is manufactured using the invention disclosed in this specification.

図7に本実施例の作製工程を示す。まず、図7(A)に示すように、ガラス基板701の露呈した表面の全てに減圧CVD法により、酸化珪素膜702を成膜する。   FIG. 7 shows a manufacturing process of this embodiment. First, as shown in FIG. 7A, a silicon oxide film 702 is formed over the entire exposed surface of a glass substrate 701 by a low-pressure CVD method.

次にシリサイド材料でなるゲイト電極703を形成する。ここでは、スパッタ法で成膜されたタングステンシリサイドを用いてゲイト電極703を形成する。こうして図7(A)に示す状態を得る。   Next, a gate electrode 703 made of a silicide material is formed. Here, the gate electrode 703 is formed using tungsten silicide formed by a sputtering method. Thus, the state shown in FIG. 7A is obtained.

このゲイト電極を形成する際、スパッタ法を利用するのであるが、基板は酸化珪素膜で覆われているので、基板がスパッタされることによる不純物の拡散を抑制することができる。   When the gate electrode is formed, a sputtering method is used. However, since the substrate is covered with the silicon oxide film, diffusion of impurities due to the substrate being sputtered can be suppressed.

次にゲイト電極として機能する酸化珪素膜704を減圧熱CVD法でもって成膜する。(図7(B))   Next, a silicon oxide film 704 functioning as a gate electrode is formed by a low-pressure thermal CVD method. (FIG. 7 (B))

さらに減圧熱CVD法により、非晶質珪素膜705を減圧熱CVD法で成膜し、加熱処理により結晶化させる。(図7(B))   Further, an amorphous silicon film 705 is formed by a low pressure thermal CVD method by a low pressure thermal CVD method, and is crystallized by a heat treatment. (FIG. 7 (B))

図7(B)に示す状態を得たら、珪素膜に対してパターニングを施し、図7(C)の706で示すパターンを得る。このパターンは、TFTの活性層となる。   After obtaining the state shown in FIG. 7B, patterning is performed on the silicon film to obtain a pattern indicated by 706 in FIG. 7C. This pattern becomes an active layer of the TFT.

次に窒化珪素膜をプラズマCVD法でもって成膜し、それをパターニングすることにより、707で示すマスクパターンを形成する。(図7(C))   Next, a silicon nitride film is formed by a plasma CVD method, and is patterned to form a mask pattern 707. (FIG. 7 (C))

次にプラズマドーピング法により、燐イオンをドーピングすることにより、ソース領域708、ドレイン領域710、チャネル領域709を自己整合的に形成する。(図7(D))   Next, a source region 708, a drain region 710, and a channel region 709 are formed in a self-aligned manner by doping phosphorus ions by a plasma doping method. (FIG. 7 (D))

ドーピングが終了したら、レーザー光の照射を行いドーピングされた燐の活性化とドーピング時の結晶構造の損傷のアニールとを行う。   When the doping is completed, laser light irradiation is performed to activate the doped phosphorus and anneal the crystal structure damaged at the time of the doping.

次にチタン膜とアルミニウム膜とチタン膜との積層膜でもってソース電極711とドレイン電極712とを形成する。(図7(E))   Next, a source electrode 711 and a drain electrode 712 are formed using a stacked film of a titanium film, an aluminum film, and a titanium film. (FIG. 7E)

こうしてボトムゲイト型のTFTを完成させる。   Thus, a bottom gate type TFT is completed.

以上の作製工程でポイントとなるのは、
(1)下地膜702でもってガラス基板701を覆う構成とすることにより、後の工程においてガラス基板701からの不純物の放出を抑制する。
(2)下地膜702、ゲイト絶縁膜として機能する酸化珪素膜704、後に活性層を構成する出発膜となる非晶質珪素膜705のそれぞれを減圧熱CVD法で成膜し、それらの成膜時におけるプラズマダメージを低減させる。
点にある。
The key point in the above manufacturing process is
(1) With a structure in which the glass substrate 701 is covered with the base film 702, emission of impurities from the glass substrate 701 is suppressed in a later step.
(2) Each of a base film 702, a silicon oxide film 704 functioning as a gate insulating film, and an amorphous silicon film 705 serving as a starting film to form an active layer is formed by a low pressure thermal CVD method. Reduce plasma damage at times.
On the point.

このような構成とすることにより、ガラス基板中の不純物がTFTの活性領域に新入し、TFTの動作に悪影響を与えることを抑制することができる。   With such a configuration, it is possible to prevent impurities in the glass substrate from entering the active region of the TFT and adversely affecting the operation of the TFT.

なお、ここでいう活性領域とは、活性層の表面やゲイト絶縁膜中、さらにゲイト電極とゲイト絶縁膜の界面等の電気的に見てTFTの動作に敏感に関係する領域のことをいう。   Here, the active region refers to a region that is sensitive to the operation of the TFT when viewed electrically, such as the surface of the active layer, in the gate insulating film, and the interface between the gate electrode and the gate insulating film.

[実施例4]
本実施例は、結晶成長の方法に関するものである。図8に本実施例に示す作製工程の概略を示す。
[Example 4]
This embodiment relates to a method for growing a crystal. FIG. 8 shows an outline of a manufacturing process shown in this embodiment.

まず、ガラス基板101を用意する。(図8(A))   First, a glass substrate 101 is prepared. (FIG. 8A)

そして、ガラス基板101の露呈した表面に減圧熱CVD法により酸化珪素膜102を300nmの厚さに成膜する。ここでは、原料ガスとして、SiH4とN2Oとの混合ガスを用いる。(図8(B)) Then, a silicon oxide film 102 having a thickness of 300 nm is formed on the exposed surface of the glass substrate 101 by a low pressure thermal CVD method. Here, a mixed gas of SiH 4 and N 2 O is used as a source gas. (FIG. 8 (B))

次にSi26を原料ガスとした減圧熱CVD法により、非晶質珪素膜103を50nmの厚さに成膜する。(図8(C)) Next, an amorphous silicon film 103 is formed to a thickness of 50 nm by a low pressure thermal CVD method using Si 2 H 6 as a source gas. (FIG. 8 (C))

次に厚さ100nmの厚さに酸化珪素膜を成膜し、それに開口803を形成することにより、マスク801を形成する。(図8(D))   Next, a mask 801 is formed by forming a silicon oxide film to a thickness of 100 nm and forming an opening 803 in the silicon oxide film. (FIG. 8 (D))

開口803は、図面の手前から奥行き方向に長手形状を有するスリット形状を有したものとする。(図8(D))   The opening 803 has a slit shape having a longitudinal shape from the front of the drawing to the depth direction. (FIG. 8 (D))

この状態において、ニッケル元素を10ppm含有させたニッケル酢酸塩溶液を塗布し、さらにスピンコーターを利用して余分な溶液を除去する。   In this state, a nickel acetate solution containing 10 ppm of a nickel element is applied, and an excess solution is removed using a spin coater.

こうして、804で示されるようにニッケルが表面に接して保持された状態を得る。この状態においては、開口803の領域において、非晶質珪素膜103の表面にニッケル元素が接して保持された状態ちなる。(図8(D))   In this way, as shown at 804, a state is obtained in which nickel is held in contact with the surface. In this state, the nickel element is held in contact with the surface of the amorphous silicon film 103 in the region of the opening 803. (FIG. 8 (D))

次に560℃、18時間の加熱処理を窒素雰囲気中において行う。この工程において、開口803の領域から805で示されるように基板に平行な方向(膜面に平行な方向)に結晶成長が進行する。この結晶成長形態を横成長と称する。(図9(A))   Next, heat treatment at 560 ° C. for 18 hours is performed in a nitrogen atmosphere. In this step, crystal growth proceeds in a direction parallel to the substrate (a direction parallel to the film surface) as indicated by 805 from the region of the opening 803. This form of crystal growth is called lateral growth. (FIG. 9A)

この結晶成長は、数十μm以上に渡って行わすことができる。こうして横成長を行わした珪素膜806を得る。   This crystal growth can be performed over several tens of μm. Thus, a silicon film 806 that has been laterally grown is obtained.

次に酸化珪素膜でなるマスク801を除去する。そして図示しないレジストマスクを配置し、珪素膜をパターニングする。   Next, the mask 801 made of a silicon oxide film is removed. Then, a resist mask (not shown) is arranged, and the silicon film is patterned.

こうして、807、808で示される珪素膜のパターンを得る。(図9(B))   Thus, the silicon film patterns 807 and 808 are obtained. (FIG. 9 (B))

後は、図1(D)以下に示す作製工程に従って、NTFTとPTFTとを作製する。     Thereafter, NTFT and PTFT are manufactured in accordance with the manufacturing process shown in FIG.

本実施例では、ニッケルを利用する例を示した。他にFe、Co、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu、Auから選ばれた一種または複数種類の元素を利用することができる。   In this embodiment, an example in which nickel is used has been described. In addition, one or more elements selected from Fe, Co, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Cu, and Au can be used.

[実施例5]
本実施例の作製工程を図10に示す。まずガラス基板101を用意する。(図10(A))
[Example 5]
FIG. 10 shows a manufacturing process of this embodiment. First, a glass substrate 101 is prepared. (FIG. 10A)

次に減圧熱CVD法により酸化珪素膜102を成膜する。(図10(B))   Next, a silicon oxide film 102 is formed by a low pressure thermal CVD method. (FIG. 10 (B))

次に減圧熱CVD法により、非晶質珪素膜103を成膜する。そしてニッケル酢酸塩溶液を塗布し、ニッケル元素が1001で示されるように非晶質珪素膜の表面に接して保持された状態を得る。(図10(C))   Next, an amorphous silicon film 103 is formed by a low pressure thermal CVD method. Then, a nickel acetate solution is applied to obtain a state in which the nickel element is held in contact with the surface of the amorphous silicon film as shown by 1001. (FIG. 10 (C))

次に600℃、8時間の加熱処理を行うことにより、非晶質珪素膜103を結晶化させ、結晶性珪素膜1002を得る。(図10(D))   Next, the amorphous silicon film 103 is crystallized by performing a heat treatment at 600 ° C. for 8 hours to obtain a crystalline silicon film 1002. (FIG. 10 (D))

この後、この結晶性珪素膜1002をパターニングし、TFTの活性層を形成する。   Thereafter, the crystalline silicon film 1002 is patterned to form an active layer of the TFT.

[実施例6]
本実施例は、基本的に実施例4に示す作製工程を改良し、さらに高い結晶性を有する結晶性珪素膜を得る作製工程に関する。
[Example 6]
This embodiment basically relates to a manufacturing process in which the manufacturing process shown in Embodiment 4 is improved to obtain a crystalline silicon film having higher crystallinity.

本実施例の作製工程を図8及び図9を用いて説明する。まず、石英基板101を用意する。(図8(A))   The manufacturing process of this embodiment will be described with reference to FIGS. First, a quartz substrate 101 is prepared. (FIG. 8A)

本実施例では、石英基板として低級なものを用いることができる。即ち、不純物の濃度が比較的高い石英基板を利用することができる。これは、基板からの不純物の汚染を抑制するような作製工程を採用するからである。   In this embodiment, a low-grade quartz substrate can be used. That is, a quartz substrate having a relatively high impurity concentration can be used. This is because a manufacturing process that suppresses contamination of impurities from the substrate is employed.

石英基板101を用意したら、図8(B)に示すように下地膜として酸化珪素膜102を減圧熱CVD法により、300nmの厚さに成膜する。   After the quartz substrate 101 is prepared, as shown in FIG. 8B, a silicon oxide film 102 is formed as a base film to a thickness of 300 nm by a low pressure thermal CVD method.

次に図8(C)に示すように非晶質珪素膜103を減圧熱CVD法により50nmの厚さに成膜する。   Next, as shown in FIG. 8C, an amorphous silicon film 103 is formed to a thickness of 50 nm by a low pressure thermal CVD method.

次に酸化珪素膜でなるマスク801を形成する。このマスクには、開口803を設ける。   Next, a mask 801 made of a silicon oxide film is formed. An opening 803 is provided in this mask.

次に重量換算で100ppmのニッケル濃度に調整したニッケル酢酸塩溶液を塗布し、さらにスピンコート法により、余分な溶液を除去する。こうして、804で示されるようにニッケル元素が試料の表面に接して保持された状態を得る。   Next, a nickel acetate solution adjusted to a nickel concentration of 100 ppm by weight is applied, and an excess solution is removed by spin coating. Thus, a state is obtained in which the nickel element is held in contact with the surface of the sample as indicated by reference numeral 804.

次に560℃、18時間の加熱処理を窒素雰囲気中において行う。この工程において、開口803の領域から805で示されるように基板に平行な方向(膜面に平行な方向)に結晶成長が進行する。この結晶成長形態を横成長と称する。(図9(A))   Next, heat treatment at 560 ° C. for 18 hours is performed in a nitrogen atmosphere. In this step, crystal growth proceeds in a direction parallel to the substrate (a direction parallel to the film surface) as indicated by 805 from the region of the opening 803. This form of crystal growth is called lateral growth. (FIG. 9A)

次に酸化珪素膜でなるマスク801を除去する。そして、3体積%のHClを含有させた常圧の酸素雰囲気中において、950℃、30分の加熱処理を行い、熱酸化膜を30nmの厚さに成膜する。   Next, the mask 801 made of a silicon oxide film is removed. Then, a heat treatment is performed at 950 ° C. for 30 minutes in an oxygen atmosphere at normal pressure containing 3% by volume of HCl to form a thermal oxide film with a thickness of 30 nm.

この工程において、珪素膜中のニッケル元素が塩化ニッケルとして、気化し膜該に除去される。   In this step, the nickel element in the silicon film is vaporized as nickel chloride and removed therefrom.

また熱酸化膜の成膜にともない、珪素膜の膜厚は50nmから35nmに減少する。   Further, with the formation of the thermal oxide film, the thickness of the silicon film is reduced from 50 nm to 35 nm.

この熱酸化膜を成膜する工程は、ニッケル元素の除去と、結晶性の改善に絶大な効果がある。   This step of forming a thermal oxide film has a tremendous effect on removing nickel elements and improving crystallinity.

熱酸化膜の成膜後、これを除去し、得られた珪素膜を利用してTFTを作製する。   After the thermal oxide film is formed, the thermal oxide film is removed, and a TFT is manufactured using the obtained silicon film.

本実施例に示す作製工程においては、熱酸化膜を成膜する工程で950℃(最低でも900℃程度は必要)という温度が必要とされるので、基板として石英基板を利用しなければならない問題があるが、高い特性を有したTFTを得ることができる。   In the manufacturing process described in this embodiment, a temperature of 950 ° C. (at least 900 ° C. is required) is required in the process of forming a thermal oxide film, so that a quartz substrate must be used as a substrate. However, a TFT having high characteristics can be obtained.

例えば、実施例4に示す作製工程に従って得られたTFTでは、リングオシレータの発振で50MHz程度の発振を行わすできるレベルであるが、本実施例に示す工程を利用して得られたTFTでは、10倍以上の発振を行わすことができる。   For example, in the TFT obtained according to the manufacturing process shown in Embodiment 4, the level is such that oscillation of about 50 MHz can be performed by the oscillation of the ring oscillator, but in the TFT obtained by using the process shown in this embodiment, Oscillation of 10 times or more can be performed.

[減圧熱CVD装置の説明]
ここでは、本明細書で開示する発明を実施する場合に利用する減圧熱CVD装置の概略を示す。
[Description of reduced pressure thermal CVD apparatus]
Here, an outline of a low-pressure thermal CVD apparatus used when carrying out the invention disclosed in this specification is shown.

図11に概略の側面図を示す。ここで示す構成は、石英で構成された2つの減圧チャンバー1208、1209を備えている。   FIG. 11 shows a schematic side view. The configuration shown here includes two decompression chambers 1208 and 1209 made of quartz.

1210、1211は、それぞれ減圧チャンバーを加熱するための加熱炉である。   1210 and 1211 are heating furnaces for heating the decompression chamber, respectively.

1201は、基板の搬入室である。1202は減圧チャンバー1209に基板を搬入し、さらに減圧チャンバー1209で処理された基板を搬出するための室である。   Reference numeral 1201 denotes a substrate loading chamber. Reference numeral 1202 denotes a chamber for loading a substrate into the decompression chamber 1209 and unloading the substrate processed in the decompression chamber 1209.

1203は減圧チャンバー1208に基板を搬入し、さらに減圧チャンバー1208で処理された基板を搬出するための室である。   Reference numeral 1203 denotes a chamber for carrying a substrate into the decompression chamber 1208 and further carrying out a substrate processed in the decompression chamber 1208.

1204は、基板を搬出するための室である。   Reference numeral 1204 denotes a chamber for carrying out the substrate.

1201、1202、1203、1204は、全て気密室であり、外部の雰囲気からは隔離された構造となっている。ここでは、各室は不活性ガス(窒素ガス)で充填される構造となっている。気密性を高めるには、減圧雰囲気を実現できる構成としてもよい。   Reference numerals 1201, 1202, 1203, and 1204 denote airtight chambers, each having a structure isolated from an external atmosphere. Here, each chamber has a structure filled with an inert gas (nitrogen gas). In order to improve the airtightness, a configuration capable of realizing a reduced-pressure atmosphere may be adopted.

この装置は、一方のチャンバーで酸化珪素膜を成膜し、他方のチャンバーで非晶質珪素膜を成膜する機能を有している。   This apparatus has a function of forming a silicon oxide film in one chamber and forming an amorphous silicon film in the other chamber.

また、ガスの供給系1212、1213が配置されている。また、排気系1214、1215が配置されている。   Further, gas supply systems 1212 and 1213 are arranged. Further, exhaust systems 1214 and 1215 are provided.

1207は、基板は納められたカセットであり、基板の搬送や成膜はこのカセットに基板が収納された状態で行われる。   Reference numeral 1207 denotes a cassette in which the substrates are stored, and the transfer and film formation of the substrates are performed in a state where the substrates are stored in the cassette.

[実施例7]
本実施例は、他の実施例において利用された減圧熱CVD法により酸化珪素膜の代わりに酸化窒化珪素膜を利用するものである。
[Example 7]
In this embodiment, a silicon oxynitride film is used instead of the silicon oxide film by the low pressure thermal CVD method used in the other embodiments.

減圧熱CVD法で酸化窒化珪素膜を成膜するには、原料ガスとして、SiH4、N2O、NH4を用いればよい。 In order to form a silicon oxynitride film by a low-pressure thermal CVD method, SiH 4 , N 2 O, and NH 4 may be used as source gases.

[実施例8]
本実施例では、発明を利用して得られたTFTを利用した各種半導体装置の例を示す。
Example 8
In this embodiment, examples of various semiconductor devices using a TFT obtained by using the present invention will be described.

本実施例では、本明細書で開示する発明を利用して作製したTFTを利用して構成された装置の概略を示す。図12に各装置の概要を示す。   Example 1 In this example, an outline of an apparatus configured using a TFT manufactured using the invention disclosed in this specification will be described. FIG. 12 shows an outline of each device.

図12(A)に示すのは、携帯型の情報処理端末であり、電話回線を利用した通信機能を有している。   FIG. 12A illustrates a portable information processing terminal, which has a communication function using a telephone line.

この電子装置は、TFTを利用した集積化回路2006を本体2001の内部に備えている。そして、TFTをスイッチング素子として配置したアクティブマトリクス型の液晶ディスプレイ2005、画像を取り込むカメラ部2002、さらに操作スイッチ2004を備えている。   This electronic device includes an integrated circuit 2006 using a TFT inside a main body 2001. An active matrix type liquid crystal display 2005 in which TFTs are arranged as switching elements, a camera unit 2002 for capturing an image, and an operation switch 2004 are provided.

図12(A)に示すような携帯型の情報端末は、今後ますます小型薄型化してゆく傾向にある。小型薄型化していった場合、1枚の基板上に表示用のアクティブマトリクス回路以外に情報処理を行うための各種回路や発振回路等を集積化する構成(システムオンパネルと称される)が必要とされる。   Portable information terminals as shown in FIG. 12A tend to be smaller and thinner in the future. In the case of smaller and thinner devices, a configuration in which various circuits for performing information processing, an oscillation circuit, and the like in addition to an active matrix circuit for display are integrated on one substrate (referred to as a system-on-panel) is required. It is said.

このような構成には、本明細書に開示する発明を利用してTFTを作製することが有用である。   For such a configuration, it is useful to manufacture a TFT using the invention disclosed in this specification.

図12(B)に示すのは、ヘッドマウントディスプレイと呼ばれる電子装置である。この装置は、バンド2103によって頭に本体21201を装着して、疑似的に目の前に画像を表示する機能を有している。画像は、左右の目に対応したアクティブマトクス型の液晶表示装置2102によって作成される。   FIG. 12B illustrates an electronic device called a head-mounted display. This device has a function of attaching the main body 21201 to the head with a band 2103 and displaying an image in front of the eyes in a pseudo manner. The image is created by the active matrix type liquid crystal display device 2102 corresponding to the left and right eyes.

アクティブマトリクス部には、TFTがスイッチング素子として配置されている。   In the active matrix section, TFTs are arranged as switching elements.

図12(C)に示すのは、人工衛星からの信号を基に地図情報や各種情報を表示する機能を有している。アンテナ2204で捉えた衛星からの情報は、本体2201内部に備えた電子回路で処理され、アクティブマトリクス型の液晶表示装置2202に必要な情報が表示される。   FIG. 12C has a function of displaying map information and various types of information based on signals from artificial satellites. Information from a satellite captured by the antenna 2204 is processed by an electronic circuit provided in the main body 2201, and necessary information is displayed on an active matrix liquid crystal display device 2202.

装置の操作は、操作スイッチ2203によって行われる。このような装置においてもTFTを利用した回路が利用される。   The operation of the device is performed by an operation switch 2203. In such an apparatus, a circuit using a TFT is used.

図12(D)に示すのは、携帯電話である。この電子装置は、本体2301にアンテナ2306、音声出力部2302、液晶表示装置2304、操作スイッチ2305、音声入力部2303を備えている。   FIG. 12D illustrates a mobile phone. This electronic device includes an antenna 2306, a sound output unit 2302, a liquid crystal display device 2304, operation switches 2305, and a sound input unit 2303 in a main body 2301.

図12(E)に示す電子装置は、ビデオカメラと称される携帯型の撮像装置である。この電子装置は、本体2401に開閉部材に取り付けられた液晶ディスプレイ2402、開閉部材に取り付けられた操作スイッチ2404を備えている。   The electronic device illustrated in FIG. 12E is a portable imaging device called a video camera. This electronic device includes a liquid crystal display 2402 attached to an opening / closing member on a main body 2401, and an operation switch 2404 attached to the opening / closing member.

さらにまた、本体2401には、画像の受像部2406、集積化回路2407、音声入力部2403、操作スイッチ2404、バッテリー2405が備えられている。   Further, the main body 2401 is provided with an image receiving section 2406, an integrated circuit 2407, an audio input section 2403, operation switches 2404, and a battery 2405.

図12(F)に示す電子装置は、投射型の液晶表示装置である。この装置は、本体2501に光源2502、液晶表示装置2503、光学系2504備え、スクリンー2505に画像を投影する機能を有している。   The electronic device illustrated in FIG. 12F is a projection-type liquid crystal display device. This device includes a light source 2502, a liquid crystal display device 2503, and an optical system 2504 in a main body 2501, and has a function of projecting an image on a screen 2505.

また、以上示した電子装置における液晶表示装置としては、透過型または反射型のいずれでも利用することができる。表示特性の面では透過型が有利であり、低消費電力や小型軽量化を追求する場合には、反射型が有利である。   Further, as the liquid crystal display device in the electronic device described above, either a transmission type or a reflection type can be used. The transmission type is advantageous in terms of display characteristics, and the reflection type is advantageous in pursuit of low power consumption and reduction in size and weight.

また、表示装置として、アクティブマトリクス型のELディスプレイやプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイを利用することができる。   Further, a flat panel display such as an active matrix EL display or a plasma display can be used as the display device.

[実施例9]
本実施例は、ニッケル元素を利用して結晶性珪素膜を得る場合において、ガラス基板を利用した場合でもニッケル元素を除去できる作製工程に関する。
[Example 9]
The present embodiment relates to a manufacturing process in which a nickel element can be used to obtain a crystalline silicon film and a nickel element can be removed even when a glass substrate is used.

図13に作製工程を示す。   FIG. 13 shows a manufacturing process.

まず図8(A)〜図9(A)に示す作製工程に従って、図13(A)に示す状態を得る。ここでは、基板としてガラス基板を利用している。   First, the state shown in FIG. 13A is obtained according to the manufacturing steps shown in FIGS. Here, a glass substrate is used as the substrate.

図13(A)には、マスク801に形成された開口803の領域から805で示されるような結晶成長が進行している状態が示されている。   FIG. 13A shows a state in which crystal growth as indicated by 805 proceeds from the region of the opening 803 formed in the mask 801.

横成長が終了後、酸化珪素膜でなるマスク801を除去し、さらに酸化珪素膜でなるマスク1401、1402を配置する。   After the lateral growth is completed, the mask 801 made of a silicon oxide film is removed, and masks 1401 and 1402 made of a silicon oxide film are provided.

そして燐イオンをプラズマドーピング装置でもって加速注入する。この工程において、図13(B)に示されるように1403、1404、1405の領域に燐のドーピングが行われる。そしてこれらの領域は結晶構造が破壊され、高密度に欠陥が形成された状態となる。   Then, phosphorus ions are implanted at an accelerated rate by a plasma doping apparatus. In this step, as shown in FIG. 13B, the regions 1403, 1404, and 1405 are doped with phosphorus. These regions have a state in which the crystal structure is destroyed and defects are formed at a high density.

図13(B)に示す状態を得たら、窒素雰囲気中において、600℃、2時間の加熱処理を行う。   After the state shown in FIG. 13B is obtained, heat treatment is performed at 600 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere.

この工程においては、図13(D)に示すように1406、1407の領域から1403、1404、1405の領域にニッケルが移動する。即ち、1406、1407の領域に存在するニッケルは、1403、1404、1405の領域にゲッタリングされる。   In this step, nickel moves from the areas 1406 and 1407 to the areas 1403, 1404, and 1405 as shown in FIG. That is, nickel existing in the regions 1406 and 1407 is gettered in the regions 1403, 1404, and 1405.

そして、1403、1404、1405の領域を除去する。残存した珪素膜を利用して807と808のパターンを形成する。   Then, the regions 1403, 1404, and 1405 are removed. Utilizing the remaining silicon film, patterns 807 and 808 are formed.

こうして、ニッケル元素が除去された活性層が得られる。   Thus, an active layer from which the nickel element has been removed is obtained.

本実施例に示す作製工程においては、ニッケルの除去のために900℃以上というような高温が必要とされない。そのためにガラス基板を利用することができる。   In the manufacturing process described in this embodiment, a high temperature such as 900 ° C. or higher is not required for removing nickel. For this purpose, a glass substrate can be used.

TFTの作製工程を示す図。4A to 4C illustrate a manufacturing process of a TFT. TFTの作製工程を示す図。4A to 4C illustrate a manufacturing process of a TFT. TFTの作製工程を示す図。4A to 4C illustrate a manufacturing process of a TFT. TFT中における不純物の割合を示す図。FIG. 4 is a diagram showing the proportion of impurities in a TFT. ガラス基板中における不純物の割合を示す図。FIG. 4 is a diagram showing the proportion of impurities in a glass substrate. TFTの作製工程を示す図。4A to 4C illustrate a manufacturing process of a TFT. TFTの作製工程を示す図。4A to 4C illustrate a manufacturing process of a TFT. TFTの作製工程を示す図。4A to 4C illustrate a manufacturing process of a TFT. TFTの作製工程を示す図。4A to 4C illustrate a manufacturing process of a TFT. TFTの作製工程を示す図。4A to 4C illustrate a manufacturing process of a TFT. 減圧熱CVD装置の概要を示す図。The figure which shows the outline of a low pressure thermal CVD apparatus. TFTを利用した装置の概要を示す図。FIG. 2 is a diagram showing an outline of a device using a TFT. TFTの作製工程を示す図。4A to 4C illustrate a manufacturing process of a TFT.

符号の説明Explanation of reference numerals

101 ガラス基板または石英基板
102 酸化珪素膜(減圧熱CVD膜)
103 非晶質珪素膜(減圧熱CVD膜)
104 TFTの活性層
105 TFTの活性層
106 酸化珪素膜
107、108 アルミニウム膜でなるパターン
21、22 レジストマスク
109 多孔質状の陽極酸化膜
110 緻密な膜質を有する陽極酸化膜
111 酸化珪素膜(ゲイト電極)
112 多孔質状の陽極酸化膜
113 緻密な膜質な陽極酸化膜
114 ゲイト電極
115、116 残存した酸化珪素膜(ゲイト電極)
117 残存した酸化珪素膜(ゲイト電極)
118 ソース領域
119 低濃度不純物領域
120 チャネル領域
121 低濃度不純物領域
122 ドレイン領域
123 ドレイン領域
124 低濃度不純物領域
125 チャネル領域
126 低濃度不純物領域
127 ソース領域
128 酸化珪素膜
129 窒化珪素膜
130 ポリイミド樹脂膜
131 ソース電極
132 ドレイン電極
133 ドレイン電極
134 ソース電極

101 glass substrate or quartz substrate 102 silicon oxide film (low pressure thermal CVD film)
103 amorphous silicon film (low pressure thermal CVD film)
104 Active layer of TFT 105 Active layer of TFT 106 Silicon oxide film 107, 108 Pattern 21 and 22 made of aluminum resist mask 109 Porous anodic oxide film 110 Anodized film 111 having dense film quality 111 Silicon oxide film (gate) electrode)
112 Porous anodic oxide film 113 Dense anodic oxide film 114 Gate electrode 115, 116 Silicon oxide film remaining (gate electrode)
117 Remaining silicon oxide film (gate electrode)
118 Source region 119 Low concentration impurity region 120 Channel region 121 Low concentration impurity region 122 Drain region 123 Drain region 124 Low concentration impurity region 125 Channel region 126 Low concentration impurity region 127 Source region 128 Silicon oxide film 129 Silicon nitride film 130 Polyimide resin film 131 source electrode 132 drain electrode 133 drain electrode 134 source electrode

Claims (7)

第1の酸化珪素膜上に結晶性珪素膜と、
前記結晶性珪素膜上の第2の酸化珪素膜と、
前記結晶性珪素膜上に、前記第2の酸化珪素膜を介して形成された電極と、
前記結晶性珪素膜、前記電極と前記第2の酸化珪素膜を覆う第3の酸化珪素膜と、
前記第3の酸化珪素膜を覆う窒化珪素膜と、
前記窒化珪素膜を覆う樹脂膜と、
を有し、
前記第3の酸化珪素膜は、前記第1の酸化珪素膜、前記結晶性珪素膜、前記第2の酸化珪素膜及び前記電極に接し、
前記樹脂膜は、ポリイミド、ポリアミド、ポリイミドアミド、アクリルまたはエポキシを有することを特徴とする半導体装置。
A crystalline silicon film on the first silicon oxide film;
A second silicon oxide film on the crystalline silicon film;
An electrode formed on the crystalline silicon film via the second silicon oxide film;
A third silicon oxide film covering the crystalline silicon film, the electrode, and the second silicon oxide film;
A silicon nitride film covering the third silicon oxide film;
A resin film covering the silicon nitride film;
Has,
The third silicon oxide film is in contact with the first silicon oxide film, the crystalline silicon film, the second silicon oxide film, and the electrode;
A semiconductor device, wherein the resin film includes polyimide, polyamide, polyimide amide, acrylic, or epoxy.
請求項1において、
前記第1及び第2の酸化膜それぞれの中には5原子%以内のハロゲン元素が含有されていることを特徴とする半導体装置。
In claim 1,
A semiconductor device, wherein each of the first and second oxide films contains a halogen element within 5 atomic%.
請求項2において、
前記ハロゲンは塩素であることを特徴とする半導体装置。
In claim 2,
The semiconductor device, wherein the halogen is chlorine.
請求項1乃至請求項3のいずれか1項において、
前記結晶性半導体膜は、結晶化を助長する金属元素を含むことを特徴とする半導体装置。
In any one of claims 1 to 3,
The semiconductor device, wherein the crystalline semiconductor film contains a metal element that promotes crystallization.
請求項1乃至請求項4のいずれか1項において、
前記結晶性珪素膜は、活性層であり、
前記第2の酸化珪素膜は、ゲイト絶縁膜であり、
前記電極は、ゲイト電極であることを特徴とする半導体装置。
In any one of claims 1 to 4,
The crystalline silicon film is an active layer,
The second silicon oxide film is a gate insulating film;
The semiconductor device, wherein the electrode is a gate electrode.
請求項1乃至請求項5のいずれか1項において、
前記樹脂膜上に、前記結晶性珪素膜のソース領域またはドレイン領域に達する電極が形成されることを特徴とする半導体装置。
In any one of claims 1 to 5,
A semiconductor device, wherein an electrode reaching a source region or a drain region of the crystalline silicon film is formed on the resin film.
請求項1乃至請求項6のいずれか1項において、
前記第2の酸化膜には、エネルギー分散型X線マイクロ分析(EDX)で検出して、バリウム(Ba)、カルシウム(Ca)がコンマ数パーセント以上は存在していないことを特徴とする半導体装置。


In any one of claims 1 to 6,
A semiconductor device characterized in that barium (Ba) and calcium (Ca) do not exist in the second oxide film by more than a few percent of barium (Ba) and calcium (Ca) as detected by energy dispersive X-ray microanalysis (EDX). .


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