JP2006287240A - Process for fabricating semiconductor device - Google Patents

Process for fabricating semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP2006287240A
JP2006287240A JP2006122322A JP2006122322A JP2006287240A JP 2006287240 A JP2006287240 A JP 2006287240A JP 2006122322 A JP2006122322 A JP 2006122322A JP 2006122322 A JP2006122322 A JP 2006122322A JP 2006287240 A JP2006287240 A JP 2006287240A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor film
film
island
mask
shaped semiconductor
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2006122322A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4409529B2 (en
Inventor
Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
Hisashi Otani
久 大谷
Hideto Onuma
英人 大沼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority to JP2006122322A priority Critical patent/JP4409529B2/en
Publication of JP2006287240A publication Critical patent/JP2006287240A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4409529B2 publication Critical patent/JP4409529B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technology for obtaining a TFT in which variation in characteristics of the element is suppressed. <P>SOLUTION: A crystalline semiconductor film is formed using a metal element for accelerating crystallization of a semiconductor film, a mask is formed on the crystalline semiconductor film which is then doped selectively with an impurity element, and the region doped with the metal element is subjected to gettering by first heat treatment. After the region doped by using the same mask is removed, the crystalline semiconductor film is processed to form an insular semiconductor film which is then subjected to side etching by using the same mask as it is. Subsequently, a gate insulating film and a gate electrode are formed on the insular semiconductor film which is then doped with the impurity element through the gate insulating film by using the gate electrode, and the region doped with metal element is subjected to gettering by second heat treatment. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本明細書で開示する発明は、薄膜トランジスタ及びその作製方法に関する。または薄膜トランジスタを用いて構成された回路や装置に関する。   The invention disclosed in this specification relates to a thin film transistor and a manufacturing method thereof. Alternatively, the present invention relates to a circuit or a device formed using a thin film transistor.

薄膜半導体を用いた薄膜トランジスタ(以下TFT等)が知られている。これは、基板上に薄膜半導体、特に珪素半導体膜を形成し、この薄膜半導体を用いて構成されるものである。   A thin film transistor (hereinafter referred to as TFT) using a thin film semiconductor is known. This is a structure in which a thin film semiconductor, particularly a silicon semiconductor film, is formed on a substrate, and this thin film semiconductor is used.

TFTは、各種集積回路に利用されているが、特にアクティブマトリックス型の液晶表示装置に利用されている。   TFTs are used in various integrated circuits, but are particularly used in active matrix liquid crystal display devices.

アクティブマトリクス型の液晶表示装置は、マトリクス状に配置された画素電極のそれぞれにスイッチング素子としてTFTを配置した構造を有している。   An active matrix liquid crystal display device has a structure in which TFTs are arranged as switching elements on each of pixel electrodes arranged in a matrix.

また、マトリクス回路以外に周辺駆動回路をもまでTFTで構成したもの(周辺駆動回路一体型と称される)も知られている。   In addition to the matrix circuit, a peripheral drive circuit including TFTs (called a peripheral drive circuit integrated type) is also known.

TFTの他の用途としては、各種集積回路や多層構造集積回路(立体型IC)を挙げることができる。   Other applications of the TFT include various integrated circuits and multilayer structure integrated circuits (stereoscopic ICs).

TFTに利用される珪素膜としては、プラズマCVD法等の気相法で成膜された非晶質珪素膜を用いることが簡便である。この技術は、ほぼ確立されているといってよい。   As a silicon film used for the TFT, it is easy to use an amorphous silicon film formed by a vapor phase method such as a plasma CVD method. It can be said that this technology is almost established.

しかしながら、非晶質珪素膜を用いたTFTは、その電気的特性が一般の半導体集積回路に利用される単結晶半導体を用いたものに比較するとはるかに低い。このため、アクティブマトリクス回路のスイッチング素子のような限られた用途にしか用いることができないのが現状である。   However, a TFT using an amorphous silicon film has a much lower electrical characteristic than that using a single crystal semiconductor used in a general semiconductor integrated circuit. For this reason, it can be used only for limited applications such as switching elements of active matrix circuits.

今後の技術トレンドとして、同一の基板上にアクティブマトリクス回路と周辺駆動回路、さらに画像処理を行うための回路や発振回路等を集積化する構成が求められている。   As a future technical trend, there is a demand for a configuration in which an active matrix circuit and a peripheral drive circuit, a circuit for performing image processing, an oscillation circuit, and the like are integrated on the same substrate.

非晶質珪素膜を用いたTFTの特性を向上させるには、非晶質珪素膜ではなく、結晶性珪素膜を用いれば良い。   In order to improve the characteristics of a TFT using an amorphous silicon film, a crystalline silicon film may be used instead of an amorphous silicon film.

単結晶珪素以外で、結晶性を有する珪素膜は、多結晶珪素、ポリシリコン、微結晶珪素等と称されている。   A silicon film having crystallinity other than single crystal silicon is called polycrystalline silicon, polysilicon, microcrystalline silicon, or the like.

このような結晶性を有する珪素膜を得るためには、まず非晶質珪素膜を形成し、しかる後に加熱(熱アニール)によって結晶化させればよい。この方法は、固体の状態を保ちつつ非晶質状態が結晶状態に変化するので、固相成長法と呼ばれる。   In order to obtain a silicon film having such crystallinity, an amorphous silicon film is first formed and then crystallized by heating (thermal annealing). This method is called a solid phase growth method because the amorphous state changes to a crystalline state while maintaining a solid state.

しかしながら、珪素の固相成長においては、加熱温度が600℃以上、時間は20時間以上が必要であり、基板として安価なガラス基板を用いることが困難であるという問題がある。   However, the solid phase growth of silicon requires a heating temperature of 600 ° C. or more and a time of 20 hours or more, and there is a problem that it is difficult to use an inexpensive glass substrate as the substrate.

例えばアクティブ型の液晶表示装置に用いられるコーニング7059ガラスはガラス歪点が593℃であり、基板の大面積化を考慮した場合、600℃以上の熱アニールを長時間行うことには問題がある。   For example, Corning 7059 glass used in an active liquid crystal display device has a glass strain point of 593 ° C., and considering the increase in area of the substrate, there is a problem in performing thermal annealing at 600 ° C. or higher for a long time.

また、結晶化を行わすための加熱処理の時間が20時間以上もかかるというのは、生産性の点で問題がある。   In addition, the fact that the heat treatment time for performing crystallization takes 20 hours or more is problematic in terms of productivity.

このような問題に対して、本発明者らは以下に示すような技術を開発した。これは、非晶質珪素膜の表面にニッケルやパラジウム等のある種の金属元素を微量に堆積させ、しかる後に加熱することで、550℃、4時間程度の処理時間で結晶化を行なえるというものである。(特開平6−244103)   In response to such a problem, the present inventors have developed the following technology. This means that a small amount of a certain metal element such as nickel or palladium is deposited on the surface of the amorphous silicon film, and then heated, so that crystallization can be performed in a processing time of about 550 ° C. for about 4 hours. Is. (Japanese Patent Laid-Open No. 6-244103)

もちろん、600℃、4時間のアニールであれば、より結晶性の優れた珪素膜が得られる。   Of course, if annealing is performed at 600 ° C. for 4 hours, a silicon film with better crystallinity can be obtained.

この技術によれば、安価なガラス基板上に高い生産性でもって、しかも大面積を有する結晶性珪素膜を得ることができる。   According to this technique, it is possible to obtain a crystalline silicon film having a large area on an inexpensive glass substrate with high productivity.

上記のような微量な金属元素(結晶化を助長する金属元素)を導入するには、スパッタリング法によって、金属元素もしくはその化合物の被膜を堆積する方法(特開平6−244104)、スピンコーティングのごとき手段によって金属元素もしくはその化合物の被膜を形成する方法(特開平7−130652)、金属元素を含有する気体を熱分解、プラズマ分解等の手段で分解して、被膜を形成する方法(特開平7−335548)等の方法がある。   In order to introduce such a trace amount of metal element (metal element that promotes crystallization), a method of depositing a film of the metal element or a compound thereof by sputtering (JP-A-6-244104), spin coating, etc. A method of forming a film of a metal element or a compound thereof by means (Japanese Patent Laid-Open No. 7-130552), and a method of forming a film by decomposing a gas containing a metal element by means of thermal decomposition, plasma decomposition, etc. -335548).

また、金属元素の導入を特定の部分に対して選択的におこない、その後、加熱することにより、金属元素の導入された部分から周囲へ、結晶成長を広げること(ラテラル成長法もしくは横成長法)もできる。このような方法で得られた結晶珪素は、結晶構造に方向性があり、方向性に応じて極めて優れた特性を示す。   In addition, by selectively introducing a metal element into a specific portion and then heating, the crystal growth is expanded from the portion where the metal element is introduced to the surroundings (lateral growth method or lateral growth method). You can also. Crystalline silicon obtained by such a method has directionality in the crystal structure, and exhibits extremely excellent characteristics depending on the directionality.

上述したようにある種の金属元素(例えばニッケル)を用いた結晶性珪素膜の作製方法は、非常に優れたものである。しかし、その結晶性珪素膜を用いてTFTを作製した場合、素子特性のばらつき、信頼性に低さ、といった問題があることが判明している。   As described above, the method for manufacturing a crystalline silicon film using a certain metal element (for example, nickel) is very excellent. However, it has been found that when a TFT is manufactured using the crystalline silicon film, there are problems such as variations in element characteristics and low reliability.

本明細書で開示する発明は、金属元素を利用して得た結晶性珪素膜を用いて、TFTを得る場合において、素子特性にばらつきの少ないTFTを得る技術を提供することを課題とする。   An object of the invention disclosed in this specification is to provide a technique for obtaining a TFT with little variation in element characteristics when a TFT is obtained using a crystalline silicon film obtained using a metal element.

本明細書で開示する発明を利用することにより、金属元素を利用して得た結晶性珪素膜を用いて、TFTを得る場合において、素子特性にばらつきの少ないTFTを得る技術を提供することができる。   By using the invention disclosed in this specification, it is possible to provide a technique for obtaining a TFT with little variation in element characteristics when a TFT is obtained using a crystalline silicon film obtained using a metal element. it can.

本明細書で開示する発明の一つは、
図1及び図2のその作製工程の一例を示すように、
絶縁表面上に珪素の結晶化を助長する金属元素を用いて結晶性珪素膜107を形成する工程(図1(A)及び(B))と、
前記結晶性珪素膜上にマスク109を形成する工程(図1(C))と、
前記マスクを利用して結晶性珪素膜の特定の領域111、112に前記金属元素をゲッタリングさせる工程(図2(E))と、
前記マスク109(サイドエッチングがされて115となる)を利用して素子の活性層116を形成する工程(図2(H)と、
を有することを特徴とする。
One of the inventions disclosed in this specification is:
As shown in FIG. 1 and FIG.
Forming a crystalline silicon film 107 on the insulating surface using a metal element that promotes crystallization of silicon (FIGS. 1A and 1B);
Forming a mask 109 on the crystalline silicon film (FIG. 1C);
Using the mask to getter the metal element to specific regions 111 and 112 of the crystalline silicon film (FIG. 2E);
A step of forming an active layer 116 of the device using the mask 109 (side etching is performed to 115) (FIG. 2H);
It is characterized by having.

他の発明の構成は、
絶縁表面上に珪素の結晶化を助長する金属元素を用いて結晶性珪素膜を形成する工程と、
前記結晶性珪素膜上にマスクを形成する工程と、
前記結晶性珪素膜に対して前記マスクを利用して窒素、燐、砒素、アンチモン、ビスマスから選ばれた元素を選択的にドーピングする工程と、
加熱処理を施し前記金属元素を前記ドーピングがされた領域にゲッタリングさせる工程と、
前記マスクを利用して前記ドーピングがされた領域を除去する工程と、
を有することを特徴とする。
Other aspects of the invention are:
Forming a crystalline silicon film on the insulating surface using a metal element that promotes crystallization of silicon;
Forming a mask on the crystalline silicon film;
Selectively doping the crystalline silicon film with an element selected from nitrogen, phosphorus, arsenic, antimony, and bismuth using the mask;
Applying heat treatment to getter the metal element into the doped region;
Removing the doped region using the mask;
It is characterized by having.

上記構成において、ドーパントとして最も効果的なのは燐である。   In the above configuration, the most effective dopant is phosphorus.

他の発明の構成は、
絶縁表面上に珪素の結晶化を助長する金属元素を用いて結晶性珪素膜を形成する工程と、
前記結晶性珪素膜上にマスクを形成する工程と、
前記結晶性珪素膜に対して前記マスクを利用して窒素、燐、砒素、アンチモン、ビスマスから選ばれた元素を選択的にドーピングする工程と、
加熱処理を施し前記金属元素を前記ドーピングがされた領域にゲッタリングさせる工程と、
前記マスクを利用してゲッタリングがされた領域を利用して素子の活性層を形成する工程と、
を有することを特徴とする。
Other aspects of the invention are:
Forming a crystalline silicon film on the insulating surface using a metal element that promotes crystallization of silicon;
Forming a mask on the crystalline silicon film;
Selectively doping the crystalline silicon film with an element selected from nitrogen, phosphorus, arsenic, antimony, and bismuth using the mask;
Applying heat treatment to getter the metal element into the doped region;
Forming an active layer of the device using the gettered region using the mask;
It is characterized by having.

他の発明の構成は、図1及び図2にその具体的な作製工程例を示すように、
絶縁表面上に珪素の結晶化を助長する金属元素を用いて結晶性珪素膜107を形成する工程(図1(A)及び(B))と、
前記結晶性珪素膜107上にマスク109を形成する工程(図1(C))と、 前記結晶性珪素膜に対して前記マスク109を利用して窒素、燐、砒素、アンチモン、ビスマスから選ばれた元素(この場合は燐)を選択的にドーピングする工程(図1(D))と、
加熱処理を施し前記金属元素を前記ドーピングがされた領域111、112にゲッタリングさせる工程(図2(E))と、
前記マスク113を利用してゲッタリングがされた領域の前記ドーピングがされた領域に隣接する領域を自己整合的にエッチングする工程(図2(H))と、 を有することを特徴とする。
The structure of another invention is as shown in FIG. 1 and FIG.
Forming a crystalline silicon film 107 on the insulating surface using a metal element that promotes crystallization of silicon (FIGS. 1A and 1B);
A step of forming a mask 109 on the crystalline silicon film 107 (FIG. 1C), and using the mask 109 for the crystalline silicon film, selected from nitrogen, phosphorus, arsenic, antimony, and bismuth. A step of selectively doping the element (in this case phosphorus) (FIG. 1D);
Performing a heat treatment to getter the metal element to the doped regions 111 and 112 (FIG. 2E);
A step (FIG. 2H) of etching a region adjacent to the doped region of the gettered region using the mask 113 in a self-aligning manner (FIG. 2H).

上記の工程は、マスク109を用いて燐のドーピングを行い、さらにマスク109をサイドエッチングしたもの(115で示される)を用いて116で示すパターンを得ることを特徴とする。   The above process is characterized in that phosphorus is doped using the mask 109 and a pattern indicated by 116 is obtained using a side-etched mask 109 (indicated by 115).

こうすることにより、113の111、112に隣接する領域を除去することができ、ニッケル元素の影響が116の領域に及んでしまうことを抑制することができる。   By doing so, the region adjacent to 111 and 112 of 113 can be removed, and the influence of nickel element on the region of 116 can be suppressed.

本明細書で開示する発明においては、珪素の結晶化を助長する金属元素としてNi(ニッケル)を利用することが最も好ましい。   In the invention disclosed in this specification, it is most preferable to use Ni (nickel) as a metal element that promotes crystallization of silicon.

また、珪素の結晶化を助長する金属元素としてFe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu、Auから選ばれた一種または複数種類のものが利用することができる。   As the metal element for promoting the crystallization of silicon, one or more kinds selected from Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Cu, and Au can be used.

また、結晶性珪素膜の代わりにSix Ge1-X (0<x<1)で示される化合物膜を利用することもできる。 Further, a compound film represented by Si x Ge 1-X (0 <x <1) can be used instead of the crystalline silicon film.

この場合、出発膜の非晶質珪素膜をSix Ge1-X (0<x<1)で示される化合物膜とすればよい。 In this case, the amorphous silicon film as a starting film may be a compound film represented by Si x Ge 1-X (0 <x <1).

図1〜図3に本実施例の作製工程を示す。まず図1(A)に示すようにガラス基板101上に下地膜として酸化珪素膜を300nmの厚さにプラズマCVD法またはスパッタ法でもって成膜する。   1 to 3 show a manufacturing process of this embodiment. First, as shown in FIG. 1A, a silicon oxide film is formed as a base film on a glass substrate 101 to a thickness of 300 nm by plasma CVD or sputtering.

次に非晶質珪素膜103を減圧熱CVD法により50nmの厚さに成膜する。非晶質珪素膜の膜厚は、20〜100nm程度の範囲から選択すればよい。   Next, an amorphous silicon film 103 is formed to a thickness of 50 nm by low pressure thermal CVD. The film thickness of the amorphous silicon film may be selected from a range of about 20 to 100 nm.

非晶質珪素膜以外には、Six Ge1-x (0<x<1)で示される珪素を含む化合物を利用することができる。 In addition to the amorphous silicon film, a silicon-containing compound represented by Si x Ge 1-x (0 <x <1) can be used.

さらに図示しない酸化珪素膜をプラズマCVD法により、120nmの厚さに成膜する。そしてこの酸化珪素膜をパターニングすることにより、104で示されるマスクを形成する。   Further, a silicon oxide film (not shown) is formed to a thickness of 120 nm by plasma CVD. Then, a mask indicated by 104 is formed by patterning this silicon oxide film.

このマスクには、105で示されるスリット状の開口が形成されている。この開口105は、図面の手前側から奥行き方向に長手状を有する細長い形状を有している。(図1(A))   In this mask, a slit-like opening 105 is formed. The opening 105 has an elongated shape having a longitudinal shape in the depth direction from the front side of the drawing. (Fig. 1 (A))

次にニッケルを10ppm(重量換算)を濃度で含んだニッケル酢酸塩溶液を塗布しスピナーによって余分な溶液を除去する。   Next, a nickel acetate solution containing nickel at a concentration of 10 ppm (weight conversion) is applied, and the excess solution is removed by a spinner.

こうして、図1(A)の106で示す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。   In this way, a state is obtained in which the nickel element is held in contact with the surface of the sample as indicated by 106 in FIG.

図1(A)の状態においては、開口105の領域において、非晶質珪素膜103の表面に選択的にニッケル元素が接して保持された状態なっている。   In the state of FIG. 1A, the nickel element is selectively held in contact with the surface of the amorphous silicon film 103 in the region of the opening 105.

ニッケルの導入方法としては、プラズマCVD法、スパッタ法、ニッケルを含んだ電極からに放電によるプラズマ処理、ガス吸着法、イオン注入法等の方法がある。   As a method for introducing nickel, there are a plasma CVD method, a sputtering method, a plasma treatment by discharge from an electrode containing nickel, a gas adsorption method, an ion implantation method, and the like.

次にこの試料を600℃の窒素雰囲気中において、4時間加熱処理する。この工程において、開口105が設けられた領域からニッケル元素が非晶質珪素膜中に拡散して行き、そにに従って矢印106で示されるようにして結晶化が進行する。   Next, this sample is heat-treated in a nitrogen atmosphere at 600 ° C. for 4 hours. In this step, nickel element diffuses into the amorphous silicon film from the region where the opening 105 is provided, and crystallization proceeds as indicated by the arrow 106 accordingly.

この結晶化は、基板に平行な方向に沿って進行する特異なものとして観察される。(図1(B))   This crystallization is observed as a peculiar thing progressing along a direction parallel to the substrate. (Fig. 1 (B))

こうして、106で示されるような基板に平行な方向への結晶成長が進行した結晶性珪素膜107を得る。   In this way, a crystalline silicon film 107 having crystal growth in a direction parallel to the substrate as indicated by 106 is obtained.

上記の結晶化のための加熱条件は、550℃〜700℃程度の範囲から選択すればよい。ニッケル元素を利用した場合、加熱温度を高くする効果はそれ程高くない。   What is necessary is just to select the heating conditions for said crystallization from the range of about 550 degreeC-700 degreeC. When nickel element is used, the effect of increasing the heating temperature is not so high.

結晶化が終了したら、酸化珪素膜でなるマスク104を除去する。次に赤外光を照射することにより、珪素膜に対してアニールを行う。この工程において、結晶化が進行した領域における欠陥が減少し、結晶性が高まる。   When crystallization is completed, the mask 104 made of a silicon oxide film is removed. Next, the silicon film is annealed by irradiation with infrared light. In this step, defects in a region where crystallization has progressed are reduced and crystallinity is increased.

また、赤外光ではなく、紫外領域のエキシマレーザーを照射するのでもよい。レーザー光の照射は、膜中の非平衡状態を助長し、ニッケル元素を動きやすくする作用がある。勿論、結晶化を助長する作用も有する。   Further, an excimer laser in the ultraviolet region may be irradiated instead of infrared light. The laser light irradiation promotes a non-equilibrium state in the film and has an effect of making the nickel element move easily. Of course, it also has the effect of promoting crystallization.

次に図示しない酸化珪素膜及び窒化珪素膜をプラズマCVD法でもって成膜する。膜厚はそれぞれ200nmとする。   Next, a silicon oxide film and a silicon nitride film (not shown) are formed by plasma CVD. Each film thickness is 200 nm.

そして図1(C)に示すようにレジストマスク108を形成し、先に成膜した酸化珪素膜と窒化珪素膜とをドライエッチング法によりパターニングする。   Then, as shown in FIG. 1C, a resist mask 108 is formed, and the silicon oxide film and the silicon nitride film previously formed are patterned by a dry etching method.

こうして酸化珪素膜のパターン109と窒化珪素膜のパターン110とが積層された状態を得る。この積層パターンは、107で示される成長が行われた領域上に形成する。(図1(C))   Thus, a state in which the silicon oxide film pattern 109 and the silicon nitride film pattern 110 are laminated is obtained. This stacked pattern is formed on a region where the growth indicated by 107 is performed. (Figure 1 (C))

次に図1(D)に示すように露呈した珪素膜の表面に燐のドーピングを行う。ここでは、プラズマドーピング法を用いて、燐イオンを111及び112の領域に加速注入する。   Next, as shown in FIG. 1D, phosphorus is doped on the surface of the exposed silicon film. Here, phosphorus ions are acceleratedly implanted into the regions 111 and 112 by plasma doping.

ここでは、燐イオンを加速注入する方法によりドーピングを行う例を示すが、ドーピングの手法としては他に以下のような方法を採用することができる。
(1)燐を含んだ膜を成膜し、レーザーアニールや加熱処理を行う。
(2)PSG膜にような溶液を塗布することにより、成膜される燐を含んだ膜を成膜し、レーザーアニールや加熱処理を行う。
(3)燐を含んだ雰囲気中でレーザーアニールを行う。
Here, an example in which doping is performed by a method of accelerated implantation of phosphorus ions is shown, but the following methods can be adopted as other doping methods.
(1) A film containing phosphorus is formed, and laser annealing or heat treatment is performed.
(2) A film containing phosphorus is formed by applying a solution such as a PSG film, and laser annealing or heat treatment is performed.
(3) Laser annealing is performed in an atmosphere containing phosphorus.

次に加熱処理を行う。この加熱処理は、窒素雰囲気中において、600℃、2時間の条件で行う。この加熱処理は、400℃〜基板の歪点の範囲から選択することができる。一般に400℃〜650℃程度の範囲から選択すればよい。   Next, heat treatment is performed. This heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere at 600 ° C. for 2 hours. This heat treatment can be selected from the range of 400 ° C. to the strain point of the substrate. Generally, it may be selected from a range of about 400 ° C to 650 ° C.

この加熱処理において、図2(E)の114で示されるようにニッケル元素が113の領域から111、112の領域に移動する。即ち、113に存在するニッケル元素が111及び112の領域にゲッタリングされる。   In this heat treatment, nickel element moves from the region 113 to the regions 111 and 112 as indicated by 114 in FIG. That is, the nickel element existing in 113 is gettered into the regions 111 and 112.

このような現象が観察されるのは、
(1)111及び112の領域に選択的にドーピングされた燐がニッケルと結びつきやすい。
(2)111及び112の領域はドーピングの際に損傷しており、ニッケルをトラップする欠陥が高密度に形成されている。よって、この領域にニッケル元素が移動し易い。
といった理由による。
This phenomenon is observed
(1) Phosphorus selectively doped in the regions 111 and 112 is likely to be combined with nickel.
(2) The regions 111 and 112 are damaged during doping, and defects for trapping nickel are formed at a high density. Therefore, the nickel element easily moves to this region.
For reasons such as

燐とニッケルは、Ni3 P、Ni5 2 、Ni2 P、Ni3 2 、Ni2 3 、NiP2 、NiP3 で表されるような多様な結合状態を有し、しかもこれらの結合状態は、非常に安定(少なくとも700℃程度以下の温度雰囲気では安定である)である。従って、113領域から111及び112の領域へのニッケルの移動は一方的なものとなる。 Phosphorus and nickel have various bonding states represented by Ni 3 P, Ni 5 P 2 , Ni 2 P, Ni 3 P 2 , Ni 2 P 3 , NiP 2 , and NiP 3 , and these The bonding state is very stable (stable in a temperature atmosphere of at least about 700 ° C. or less). Therefore, the movement of nickel from the region 113 to the regions 111 and 112 is unilateral.

図2(E)に示す工程を経ることにより、113の領域と111及び112の領域とにおけるニッケル元素の濃度は数倍異なるものとなる。   By passing through the process shown in FIG. 2E, the concentration of nickel element in the region 113 and the regions 111 and 112 differ by several times.

図3に示すのは、本実施例と同様な条件において処理された試料について、燐がドーピングされた領域(図2(E)の111の領域に相当)と、そうでない領域(図2(E)の113の領域に相当)とにおけるニッケル元素の残留濃度をSIMS(2次イオン分析方法)によって計測した結果を示すものである。   FIG. 3 shows a sample treated under the same conditions as in this example, a region doped with phosphorus (corresponding to region 111 in FIG. 2E) and a region not so (FIG. 2E ) (Corresponding to the region 113)) and the result of measuring the residual concentration of nickel element by SIMS (secondary ion analysis method).

図3(A)に示す測定曲線は、燐イオンが加速注入された領域におけるニッケル元素の濃度を示すものである。図3(B)に示す測定曲線は、燐イオンが加速注入されなかった領域におけるニッケル元素の濃度を示すものである。   The measurement curve shown in FIG. 3A shows the concentration of nickel element in a region where phosphorus ions are accelerated and implanted. The measurement curve shown in FIG. 3B shows the concentration of nickel element in a region where phosphorus ions are not acceleratedly implanted.

なお、燐イオンの注入と、その後の加熱処理を行わない場合、2つの領域において、特に濃度の違いが観察されないことは確かめられている。   Note that it is confirmed that no difference in concentration is particularly observed in the two regions when phosphorus ion implantation and subsequent heat treatment are not performed.

図2(E)に示す工程が終了したら、図2(F)に示すように窒化珪素膜のパターン110をマスクとして酸化珪素膜のパターン109の対して等方性のエッチングを行う。即ち、酸化珪素膜109をサイドエッチングする。   When the process shown in FIG. 2E is completed, isotropic etching is performed on the silicon oxide film pattern 109 using the silicon nitride film pattern 110 as a mask, as shown in FIG. 2F. That is, the silicon oxide film 109 is side-etched.

こうして周囲がサイドエッチングされた酸化珪素膜のパターン115を得る。(図2(F))   In this way, a silicon oxide film pattern 115 whose side is side-etched is obtained. (Fig. 2 (F))

次に窒化珪素膜のパターン110を除去する。(図2(G))   Next, the silicon nitride film pattern 110 is removed. (Fig. 2 (G))

次に図2(H)に示すように露呈した珪素膜を酸化珪素膜のパターン115をマスクとして除去する。こうして図1(B)の106で示されるような結晶成長が行われた領域でもって構成される結晶性珪素膜のパターン116を得る。   Next, as shown in FIG. 2H, the exposed silicon film is removed using the silicon oxide film pattern 115 as a mask. Thus, a crystalline silicon film pattern 116 constituted by the region where the crystal growth as shown by 106 in FIG. 1B is performed is obtained.

この珪素膜のパターン116は、ニッケルのゲッタリングが行われた領域113を利用して形成されている。この珪素膜のパターン116が後にTFTの活性層となる。   The silicon film pattern 116 is formed using the region 113 where nickel gettering has been performed. This silicon film pattern 116 will later become the active layer of the TFT.

このパターン116の形成においては、図2(F)〜(G)に示す工程を採用することにより、111及び112の領域に高濃度で存在するニッケル元素が最終的に残存する116のパターンに回り込むことを抑制している。   In the formation of this pattern 116, by adopting the steps shown in FIGS. 2F to 2G, the nickel element present at a high concentration in the regions 111 and 112 finally wraps around the 116 pattern. That is restrained.

即ち、図2(F)に工程でサイドエッチングされる酸化珪素膜115のエッチング領域分がマージンとなり、111及び112の領域に存在するニッケル元素が116のパターンに入り込むことが防止される。   That is, the etching region of the silicon oxide film 115 side-etched in the process shown in FIG. 2F serves as a margin, and nickel elements existing in the regions 111 and 112 are prevented from entering the 116 pattern.

図2(H)に示す工程が終了したら、次に酸化珪素膜のパターン115を除去する。そして珪素膜のパターン116を覆って酸化珪素膜117を100nmの厚さにプラズマCVD法でもって成膜する。(図2(I))   When the process shown in FIG. 2H is completed, the silicon oxide film pattern 115 is then removed. Then, a silicon oxide film 117 is formed to a thickness of 100 nm by plasma CVD so as to cover the silicon film pattern 116. (Fig. 2 (I))

次に図示しないアルミニウム膜を成膜し、さらにレジストマスク119を用いてアルミニウム膜でなるパターン118を形成する。(図2(I))   Next, an aluminum film (not shown) is formed, and a pattern 118 made of an aluminum film is formed using a resist mask 119. (Fig. 2 (I))

次に陽極酸化法により、多孔質状の陽極酸化膜120(酸化アルミニウム膜)を500nmの厚さに形成する。この際、レジストマスク119が存在する関係で、多孔質状の陽極酸化膜120はパターンの側面に形成される。(図3(J))   Next, a porous anodic oxide film 120 (aluminum oxide film) is formed to a thickness of 500 nm by anodic oxidation. At this time, the porous anodic oxide film 120 is formed on the side surface of the pattern due to the presence of the resist mask 119. (Fig. 3 (J))

多孔質状の陽極酸化膜を形成するには、電解溶液として3%の蓚酸を含んだ水溶液を用いる。   In order to form a porous anodic oxide film, an aqueous solution containing 3% oxalic acid is used as the electrolytic solution.

次にレジストマスク119を除去し、再度の陽極酸化を行う。この工程では、電解溶液として、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ものを用いる。   Next, the resist mask 119 is removed, and anodic oxidation is performed again. In this step, an electrolytic solution obtained by neutralizing an ethylene glycol solution containing 3% tartaric acid with aqueous ammonia is used.

この工程においては、121で示される緻密な膜質を有する陽極酸化膜は形成される。この緻密な膜質を有する陽極酸化膜の膜厚は80nmとする。   In this step, an anodized film having a dense film quality indicated by 121 is formed. The film thickness of this anodic oxide film having a dense film quality is 80 nm.

この工程においては、電解溶液が多孔質状の陽極酸化膜120の内部に侵入する関係から、アルミニウムパターン122の周囲表面に陽極酸化膜121が形成される。(図3(J))   In this step, the anodic oxide film 121 is formed on the peripheral surface of the aluminum pattern 122 because the electrolytic solution penetrates into the porous anodic oxide film 120. (Fig. 3 (J))

また、残存したアルミニウムパターン122がゲイト電極となる。   Further, the remaining aluminum pattern 122 becomes a gate electrode.

こうして図3(J)に示す状態を得る。次に露呈した酸化珪素膜117をドライエッチング法によって除去する。   In this way, the state shown in FIG. Next, the exposed silicon oxide film 117 is removed by a dry etching method.

この工程を経ることによって、残存した酸化珪素膜123を得る。こうして図3(K)に示す状態を得る。   Through this process, the remaining silicon oxide film 123 is obtained. In this way, the state shown in FIG.

次に多孔質状の陽極酸化膜120を除去する。   Next, the porous anodic oxide film 120 is removed.

そして燐のドーピングを行う。ここでは、NTFT(Nチャネル型のTFT)を作製するために燐のドーピングを行う。(図3(L))   Then, phosphorus doping is performed. Here, phosphorus is doped in order to manufacture an NTFT (N-channel TFT). (Fig. 3 (L))

ここでは、燐のドーピング方法として、プラズマドーピングを用いる。   Here, plasma doping is used as a phosphorus doping method.

なお、PTFT(Pチャネル型のTFT)を作製するのであれば、ボロンのドーピングを行えばよい。   Note that if a PTFT (P-channel TFT) is manufactured, boron may be doped.

燐のドーピングを行うことで、活性層のパターン116に対して選択的に燐のドーピングがなされる。   By performing phosphorous doping, phosphorous doping is selectively performed on the pattern 116 of the active layer.

この工程において、ソーズ領域11、低濃度不純物領域12、チャネル領域13、低濃度不純物領域14、ドレイン領域15が自己整合的に形成される。(図3(L))   In this step, the source region 11, the low concentration impurity region 12, the channel region 13, the low concentration impurity region 14, and the drain region 15 are formed in a self-aligned manner. (Fig. 3 (L))

ここで、12と14の領域が低濃度不純物領域となるのは以下の理由による。(低濃度というのは、ソース及びドレイン領域に比較してチャネル型を決定する不純物の濃度が低いという意味である)   Here, the reason why the regions 12 and 14 are low-concentration impurity regions is as follows. (Low concentration means that the concentration of impurities that determine the channel type is lower than that of the source and drain regions)

12と14の領域上には、酸化珪素膜123が残存している。従って、12と14の領域に加速注入される燐のイオンの一部は酸化珪素膜123でもって遮蔽される。この結果として、11及び15の領域に比較して、12及び14の領域には、より低濃度に燐がドーピングされることになる。   On the regions 12 and 14, the silicon oxide film 123 remains. Accordingly, some of the phosphorus ions acceleratedly implanted in the regions 12 and 14 are shielded by the silicon oxide film 123. As a result, the regions 12 and 14 are doped with phosphorus at a lower concentration than the regions 11 and 15.

また、13の領域はチャネル領域となる。これは、ゲイト電極122及びその周囲の陽極酸化膜121がマスクとなるので、燐のドーピングは行われないからである。   Further, the 13 region becomes a channel region. This is because the gate electrode 122 and the surrounding anodic oxide film 121 serve as a mask, so that phosphorus is not doped.

なお、イオンの回り込みや電界の拡散を無視した場合、陽極酸化膜121の膜厚の分でもって、チャネル領域に隣接してオフセットゲイト領域(低濃度不純物領域と同様に高抵抗領域として機能する)が形成されることになる。   If the wraparound of ions and the diffusion of electric field are ignored, the offset gate region (functions as a high resistance region in the same manner as the low concentration impurity region) adjacent to the channel region by the thickness of the anodic oxide film 121. Will be formed.

しかし、本実施例では、陽極酸化膜121の膜厚が80nmと薄く、ドーピング時の燐イオンの回り込み等を考慮した場合には、その存在は無視できる。   However, in this embodiment, the thickness of the anodic oxide film 121 is as thin as 80 nm, and its presence can be ignored when considering the wraparound of phosphorus ions during doping.

次に層間絶縁膜として酸化珪素膜16をプラズマCVD法でもって成膜し、さらに窒化珪素膜17をプラズマCVD法でもって成膜する。(図3(M))   Next, a silicon oxide film 16 is formed as an interlayer insulating film by a plasma CVD method, and a silicon nitride film 17 is further formed by a plasma CVD method. (Figure 3 (M))

次にポリイミド樹脂膜124を成膜する。樹脂膜を利用した場合、その表面を平坦化することができる。ポリイミド以外には、ポリアミド、ポリイミドアミド、ポリアミド、アクリル、エポキシ等を利用することができる。   Next, a polyimide resin film 124 is formed. When a resin film is used, the surface can be flattened. Other than polyimide, polyamide, polyimide amide, polyamide, acrylic, epoxy, or the like can be used.

次にコンタクト用の開口を形成し、ソース電極125及びドレイン電極126を形成する。   Next, an opening for contact is formed, and a source electrode 125 and a drain electrode 126 are formed.

こうして図3(M)に示す薄膜トランジスタを完成させる。   Thus, the thin film transistor shown in FIG.

本実施例は、図1〜図3に示す作製工程を改良したものに関する。   This embodiment relates to an improvement of the manufacturing process shown in FIGS.

図5に本実施例の作製工程の一部を示す。   FIG. 5 shows part of the manufacturing process of this example.

まず、ガラス基板501上に図1(A)及び(B)に示す作製工程に従って、少なくとも一部が結晶化した結晶性珪素膜503を得る。ここで、502は下地の酸化珪素膜である。(図5(A))   First, a crystalline silicon film 503 that is at least partially crystallized is obtained over a glass substrate 501 in accordance with the manufacturing steps shown in FIGS. Here, reference numeral 502 denotes an underlying silicon oxide film. (Fig. 5 (A))

次に図示しない酸化珪素膜を成膜する。そして図5(B)に示すようにレジストマスク504を利用してこの酸化珪素膜をパターニングし、505で示すパターンを得る。(図5(A))   Next, a silicon oxide film (not shown) is formed. Then, as shown in FIG. 5B, this silicon oxide film is patterned using a resist mask 504 to obtain a pattern indicated by 505. (Fig. 5 (A))

さらに燐のイオンをプラズマドーピング法によって加速注入する。こうして図5(B)の506と507で示される領域に燐イオンが加速注入される。また、500の領域には燐イオンが加速注入されない。   Further, phosphorus ions are accelerated and implanted by plasma doping. In this manner, phosphorus ions are accelerated and implanted into the regions indicated by 506 and 507 in FIG. Further, phosphorus ions are not acceleratedly implanted into the region 500.

次に図5(C)に示すようにレジストマスク504を利用して、酸化珪素膜のパターン505の側面を508で示されるようにエッチング(サイドエッチング)する。   Next, using the resist mask 504 as shown in FIG. 5C, the side surface of the silicon oxide film pattern 505 is etched (side-etched) as indicated by 508.

その後、レジストマスク504を除去する。   Thereafter, the resist mask 504 is removed.

そして、図5(D)に示すように加熱処理を施す。この加熱処理は、窒素雰囲気中において、600℃、2時間の条件で行う。   Then, heat treatment is performed as shown in FIG. This heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere at 600 ° C. for 2 hours.

この工程において、500の領域から506及び507の領域へとニッケル元素が移動する。即ち、500の領域中に含まれるニッケル元素は、506と507の領域へとゲッタリングされる。   In this step, nickel element moves from the region 500 to the regions 506 and 507. That is, the nickel element contained in the 500 region is gettered into the 506 and 507 regions.

図5(D)に示す加熱処理の工程が終了したら、図5(E)に示すように酸化珪素膜のパターン509をマスクとして珪素膜をパターニングする。     When the heat treatment step shown in FIG. 5D is completed, the silicon film is patterned using the silicon oxide film pattern 509 as a mask as shown in FIG.

この工程においては、506と507の領域は完全に取り除かれ、さらに500の領域の506と507の領域に隣接する領域(先に(C)の工程でサイドエッチングされた領域に対応する)も除去される。   In this step, the regions 506 and 507 are completely removed, and the region adjacent to the regions 506 and 507 in the 500 region (corresponding to the region that was previously side-etched in step (C)) is also removed. Is done.

このようにするのは、最終的に素子の活性層として利用する領域にニッケル元素が入り込んでしまうことを抑制するためである。   The reason for this is to prevent the nickel element from entering the region finally used as the active layer of the element.

図5(E)に示す状態を得たら、酸化珪素膜のパターン509を除去し、510で示される珪素膜のパターンを得る。そしてこの珪素膜のパターン510を活性層としてTFTを作製する。   When the state shown in FIG. 5E is obtained, the silicon oxide film pattern 509 is removed, and a silicon film pattern 510 is obtained. Then, a TFT is produced using the silicon film pattern 510 as an active layer.

本実施例は、実施例1に示すような基板に平行な方向への結晶成長とは異なる方法により結晶化を行う場合の例を示す。本実施例においてもニッケルを利用して結晶性珪素膜を得る方法について示す。   This example shows an example in which crystallization is performed by a method different from crystal growth in a direction parallel to the substrate as shown in Example 1. In this embodiment, a method for obtaining a crystalline silicon film using nickel will also be described.

本実施例で示すのは、実施例1に示すような選択的にニッケル元素を導入することにより、基板に平行な方向への結晶成長を行わせる方法ではなく、非晶質珪素の全面にニッケル元素を導入することにより、全面を一様に結晶化させる方法に関する。   This embodiment shows not a method of selectively introducing nickel element as shown in Embodiment 1 to cause crystal growth in a direction parallel to the substrate, but nickel over the entire surface of amorphous silicon. The present invention relates to a method for uniformly crystallizing the entire surface by introducing an element.

図6に本実施例の作製工程を示す。まずガラス基板601上に下地膜として酸化珪素膜602を成膜する。次に非晶質珪素膜603を減圧熱CVD法またはプラズマCVD法でもって成膜する。こうして図6(A)に示す状態を得る。   FIG. 6 shows a manufacturing process of this example. First, a silicon oxide film 602 is formed over the glass substrate 601 as a base film. Next, an amorphous silicon film 603 is formed by a low pressure thermal CVD method or a plasma CVD method. In this way, the state shown in FIG.

次に非晶質珪素膜の全面にニッケル酢酸塩溶液を塗布する。この際、スピナーを用いて余分は溶液を吹き飛ばす。   Next, a nickel acetate solution is applied to the entire surface of the amorphous silicon film. At this time, the excess solution is blown off using a spinner.

なお、溶液を塗布する前に非晶質珪素膜の表面に極薄い酸化膜を形成しておくことが望ましい。こうすることにより、珪素膜の表面の濡れ性(親水性)を良くし、溶液が弾かれてしまうことを抑制することができる。酸化膜の形成方法は、酸素雰囲気中でのUV光の照射、オゾン水での処理等により行うことができる。   It is desirable to form an extremely thin oxide film on the surface of the amorphous silicon film before applying the solution. By doing so, the wettability (hydrophilicity) of the surface of the silicon film can be improved and the solution can be prevented from being repelled. The oxide film can be formed by irradiation with UV light in an oxygen atmosphere, treatment with ozone water, or the like.

こうして図6(B)の604に示すように、非晶質珪素膜603の表面にニッケル元素が接して保持された状態を得る。   Thus, as shown at 604 in FIG. 6B, a state is obtained in which the nickel element is held in contact with the surface of the amorphous silicon film 603.

次に加熱処理を施すことにより、結晶性珪素膜604を得る。(図6(C))   Next, a crystalline silicon film 604 is obtained by performing heat treatment. (Fig. 6 (C))

この加熱処理は、窒素雰囲気中において、600℃、4時間の条件で行えばよい。   This heat treatment may be performed in a nitrogen atmosphere at 600 ° C. for 4 hours.

この加熱処理の工程においては、図1に示すような特定の方向への結晶成長ではなく、膜全体が一様に結晶成長した状態が得られる。   In this heat treatment step, not the crystal growth in a specific direction as shown in FIG. 1, but a state where the entire film is uniformly grown is obtained.

この作製工程は、図1に示す作製工程に比較して簡便であるという特徴を有する。しかし、TFTを作製した場合には、図1に示す横成長方法を利用したものの方が高い性能を得ることができる。   This manufacturing process has a feature that it is simpler than the manufacturing process shown in FIG. However, when a TFT is fabricated, higher performance can be obtained by using the lateral growth method shown in FIG.

本実施例では、PTFTとNTFTとを同時に作製する工程について示す。また、活性層からのニッケル元素のゲッタリングに加えて、さらにチャネルや低濃度不純物領域からソース及びドレイン領域へのニッケル元素のゲッタリングを重ねて行う構成を示す。   In this embodiment, a process of manufacturing PTFT and NTFT at the same time is shown. In addition to the gettering of nickel element from the active layer, the structure in which gettering of nickel element from the channel and the low-concentration impurity region to the source and drain regions is further performed is shown.

図7〜図9に本実施例の作製工程を示す。   7 to 9 show a manufacturing process of this example.

まず図7(A)に示すように、ガラス基板701上に下地膜702を成膜し、さらに図1や図6に示した方法により、結晶性珪素膜(または一部が結晶化された珪素膜)703を得る。   First, as shown in FIG. 7A, a base film 702 is formed on a glass substrate 701, and further a crystalline silicon film (or partially crystallized silicon) is formed by the method shown in FIGS. Membrane) 703 is obtained.

次に図示しない酸化珪素膜と窒化珪素膜とを積層し、それをレジストマスク707、709によってパターニングする。   Next, a silicon oxide film and a silicon nitride film (not shown) are stacked and patterned by resist masks 707 and 709.

こうして、酸化珪素膜のパターン704と窒化珪素膜のパターン706とでなる積層膜パターンを得る。同様に、酸化珪素膜のパターン705と窒化珪素膜のパターン708とでなる積層膜パターンを得る。   Thus, a laminated film pattern composed of the silicon oxide film pattern 704 and the silicon nitride film pattern 706 is obtained. Similarly, a laminated film pattern including a silicon oxide film pattern 705 and a silicon nitride film pattern 708 is obtained.

こうして図7(A)に示す状態を得る。   In this way, the state shown in FIG.

次にレジストマスク707と708を除去し、図7(B)に示すように燐イオンのドーピングをプラズマドーピング法でもって行う。   Next, the resist masks 707 and 708 are removed, and phosphorus ions are doped by plasma doping as shown in FIG.

この工程においては、710、711、712の領域にリンのドーピングが行われる。   In this step, phosphorus is doped in the regions 710, 711, and 712.

この後、加熱処理を施すことにより、710、711、712の領域にニッケル元素がゲッタリングされる。   Thereafter, by performing heat treatment, nickel elements are gettered in the regions 710, 711, and 712.

次に図7(C)に示すように窒化珪素膜のパターン706を利用して酸化珪素膜のパターン704の側面をサイドエッチングする。こうして、715で示されるようなサイドエッチングがなされた酸化珪素膜のパターン713を得る。   Next, as shown in FIG. 7C, the side surface of the silicon oxide film pattern 704 is side-etched using the silicon nitride film pattern 706. In this way, a silicon oxide film pattern 713 having side etching as indicated by 715 is obtained.

また同様にサイドエッチングがなされた酸化珪素膜のパターン714を得る。   Similarly, a silicon oxide film pattern 714 that has been side-etched is obtained.

次に酸化珪素膜のパターン713と714とを用いて、露呈した領域の珪素膜を除去する。(図7(D))   Next, the silicon film in the exposed region is removed using the silicon oxide film patterns 713 and 714. (Fig. 7 (D))

ここで得られた珪素膜のパターン716と717とは、710、711、712の領域にニッケル元素がゲッタリングされ、ニッケル元素の濃度が低下させられた領域でもって構成されている。   The silicon film patterns 716 and 717 obtained here are formed by regions where nickel elements are gettered in the regions 710, 711, and 712 and the concentration of nickel elements is reduced.

次にゲイト絶縁膜として機能する酸化珪素膜718をプラズマCVD法でもって成膜する。さらにアルミニウム膜を成膜し、それをレジストマスク71、72を用いてパターニングすることにより、アルミニウムパターン719、720を得る。   Next, a silicon oxide film 718 functioning as a gate insulating film is formed by a plasma CVD method. Further, an aluminum film is formed and patterned using the resist masks 71 and 72 to obtain aluminum patterns 719 and 720.

こうして図7(E)に示す状態を得る。   In this way, the state shown in FIG.

次に図8(F)に示すように、陽極酸化法により多孔質状の陽極酸化膜721、724を成膜する。   Next, as shown in FIG. 8F, porous anodic oxide films 721 and 724 are formed by anodic oxidation.

次にレジストマスク71、72を除去し、緻密な膜質を有する陽極酸化膜723、726を成膜する。この状態でゲイト電極722、725が画定する。   Next, the resist masks 71 and 72 are removed, and anodic oxide films 723 and 726 having a dense film quality are formed. In this state, gate electrodes 722 and 725 are defined.

図8(F)に示す状態を得た後、図8(G)に示すように燐のドーピングを行う。このドーピングは、被ドーピング領域に再度のゲッタリングをさせるために行う。   After obtaining the state shown in FIG. 8 (F), phosphorus is doped as shown in FIG. 8 (G). This doping is performed in order to cause gettering in the doped region again.

この後、400℃、1時間の加熱処理を行う。この工程において、731の領域に残留するニッケル元素は、727と728の領域にゲッタリングされる。また、732の領域に残留するニッケル元素は、729と730の領域にゲッタリングされる。   Thereafter, heat treatment is performed at 400 ° C. for 1 hour. In this step, the nickel element remaining in the region 731 is gettered to the regions 727 and 728. The nickel element remaining in the region 732 is gettered in the regions 729 and 730.

こうして731と732の領域は再度徹底的にゲッタリングが行われる。即ち、731と732の領域からのニッケル元素の除去が徹底的に行われる。(図8(H))   Thus, the regions 731 and 732 are thoroughly gettered again. That is, the nickel element is thoroughly removed from the regions 731 and 732. (Fig. 8 (H))

なお、この加熱処理工程は、ゲイト電極が耐える条件(主に温度の上限)で行うことが重要となる。   Note that it is important that this heat treatment step be performed under conditions that the gate electrode can withstand (mainly the upper limit of temperature).

ゲイト電極として、珪素やシリサイドを利用した場合は、ガラス基板が耐える温度でこの処理を行えばよい。この場合、さらに高いゲッタリング効果を得ることができる。   When silicon or silicide is used as the gate electrode, this treatment may be performed at a temperature that the glass substrate can withstand. In this case, a higher gettering effect can be obtained.

727、728、729、730の領域は、最終的にソース及びドレインとなる領域であり、多少ニッケル元素の濃度が高くてもTFTの動作にはさほど影響しない。   Regions 727, 728, 729, and 730 are regions that finally become a source and a drain, and even if the concentration of nickel element is somewhat high, the operation of the TFT is not significantly affected.

それに対し、731や732の領域は、チャネルや低濃度不純物領域が形成される領域でニッケル元素の存在に対して敏感である。   On the other hand, the regions 731 and 732 are sensitive to the presence of nickel elements in the regions where channels and low-concentration impurity regions are formed.

即ち、チャネル領域は、ゲイト電極から印加される電界により、キャリア密度が変化する領域であり、トラップとなる金属元素が存在することは、その動作に悪影響を与える。   That is, the channel region is a region where the carrier density is changed by an electric field applied from the gate electrode, and the presence of a metal element that becomes a trap adversely affects its operation.

また、低濃度不純物領域、特にドレイン側の低濃度不純物領域は、チャネル領域とドレイン領域との間に加わる高電界を緩和させる機能を有するもので、比較的強い電界が加わる。   The low-concentration impurity region, particularly the low-concentration impurity region on the drain side, has a function of relaxing a high electric field applied between the channel region and the drain region, and a relatively strong electric field is applied.

半導体中のニッケル元素は、キャリアのトラップ準位として機能する。   The nickel element in the semiconductor functions as a carrier trap level.

また、比較的高電界が加わる領域にトラップ準位が存在していると、この準位を介してのキャリアに移動や、半導体特性の変化が生じる。
よって、上記低濃度不純物領域にニッケル元素が残留していることは、リーク電流の発生や耐圧の低下といった問題を招く要因となる。
In addition, if a trap level exists in a region where a relatively high electric field is applied, the carrier moves through the level and changes in semiconductor characteristics occur.
Therefore, the nickel element remaining in the low-concentration impurity region causes a problem such as generation of a leakage current and a decrease in breakdown voltage.

図8(H)に示す加熱によるゲッタリングの工程が終了したら、露呈した酸化珪素膜718をエッチングする。(図8(I))   When the step of gettering by heating shown in FIG. 8H is completed, the exposed silicon oxide film 718 is etched. (Fig. 8 (I))

この状態で、733、734で示される残存した酸化珪素膜を得る。   In this state, remaining silicon oxide films indicated by 733 and 734 are obtained.

さらに多孔質状の陽極酸化膜721、724を除去する。(図8(I))   Further, the porous anodic oxide films 721 and 724 are removed. (Fig. 8 (I))

図8(I)に示す状態において、再度燐のドーピングを行う。   In the state shown in FIG. 8I, phosphorus doping is performed again.

この工程においては、735の領域に高濃度にドーピングが行われ、736の領域に低濃度にドーピングが行われ、737の領域にドーピングが行われず、738の領域には低濃度にドーピングが行われ、739の領域に高濃度にドーピングが行われる。   In this step, the region 735 is doped at a high concentration, the region 736 is doped at a low concentration, the region 737 is not doped, and the region 738 is doped at a low concentration. , 739 is doped at a high concentration.

また、同時にNTFTのドレイン領域740、低濃度不純物領域741、チャネル領域742、低濃度不純物領域743、ソース領域744が自己整合的に形成される。   At the same time, a drain region 740, a low concentration impurity region 741, a channel region 742, a low concentration impurity region 743, and a source region 744 of the NTFT are formed in a self-aligned manner.

次にNTFTの上部にレジストマスク745を形成し、今度はボロンのドーピングをプラズマドーピング法でもって行う。   Next, a resist mask 745 is formed on the NTFT and this time boron is doped by a plasma doping method.

このドーピングを行うことで、先に燐がドーピングされた領域は、導電型が反転し、P型となる。   By performing this doping, the conductivity type of the region previously doped with phosphorus is inverted and becomes P-type.

こうして、図8(J)に示すようにPTFTのソース領域745、低濃度不純物領域746、チャネル領域747、低濃度不純物領域748、ドレイン領域749が自己整合的に形成される。   Thus, as shown in FIG. 8J, the PTFT source region 745, low-concentration impurity region 746, channel region 747, low-concentration impurity region 748, and drain region 749 are formed in a self-aligned manner.

次に図9(K)に示すように層間絶縁膜として、酸化珪素膜750、窒化珪素膜751、樹脂膜752を成膜する。   Next, as shown in FIG. 9K, a silicon oxide film 750, a silicon nitride film 751, and a resin film 752 are formed as interlayer insulating films.

次にコンタクトホールの形成を行い、PTFTのソース電極753、ドレイン電極754を形成する。また、NTFTのソース電極756、ドレイン電極755を形成する。   Next, contact holes are formed, and a source electrode 753 and a drain electrode 754 of the PTFT are formed. Further, a source electrode 756 and a drain electrode 755 of the NTFT are formed.

こうして図9(M)に示すようにNTFTとPTFTとを同一基板上に同一工程で作製することができる。   Thus, as shown in FIG. 9M, NTFT and PTFT can be manufactured on the same substrate in the same process.

本実施例においては、TFTを構成する活性層からのニッケルのゲッタリング(図7(C)の工程)と、さらにチャネル領域と低濃度不純物領域からのニッケルのゲッタリング(図8(H)の工程)とが行われ、ニッケル元素がTFTの素子の特性に影響を与えることを徹底的に排除している。   In this embodiment, nickel gettering from the active layer constituting the TFT (step in FIG. 7C) and nickel gettering from the channel region and the low-concentration impurity region (in FIG. 8H). Step), the fact that the nickel element affects the characteristics of the TFT element is thoroughly eliminated.

このようにすることにより、高い特性と高い信頼性とを有した素子を得ることができる。このことは、集積回路を構成する上で重要なものとなる。   By doing so, an element having high characteristics and high reliability can be obtained. This is important in configuring an integrated circuit.

本実施例は、図1に示すような作製工程とは異なる方法により、結晶性珪素膜を得る構成に関する。   This embodiment relates to a structure for obtaining a crystalline silicon film by a method different from the manufacturing process as shown in FIG.

本実施例に示す構成は、本出願人により既に出願されている特願平8−335152号に記載された技術を利用したものである。   The configuration shown in the present embodiment uses the technique described in Japanese Patent Application No. 8-335152 already filed by the present applicant.

作製工程の概略を図1を用いて説明する。ここでは、基板101として、ガラス基板の代わりに石英基板を利用する。これは、後に900℃以上というようなガラス基板では耐えられない高温での加熱処理が必要になるからである。   An outline of the manufacturing process will be described with reference to FIG. Here, a quartz substrate is used as the substrate 101 instead of a glass substrate. This is because a heat treatment at a high temperature that cannot be tolerated later by a glass substrate such as 900 ° C. or higher is required.

まず石英基板101上に下地膜として酸化珪素膜102を成膜する。なお、石英基板は平坦性の良好なものが入手できるので、その場合には、この下地膜は成膜しなくてもよい。   First, a silicon oxide film 102 is formed on a quartz substrate 101 as a base film. In addition, since a quartz substrate with good flatness can be obtained, in this case, the base film may not be formed.

次に非晶質珪素膜を減圧熱CVD法で50nmの厚さに成膜する。さらに酸化珪素膜でなるマスク104を形成する。(図1(A))   Next, an amorphous silicon film is formed to a thickness of 50 nm by low pressure thermal CVD. Further, a mask 104 made of a silicon oxide film is formed. (Fig. 1 (A))

そしてニッケル酢酸塩溶液を塗布し、ニッケル元素を表面に接して保持させた状態を得る。(図1(A))   Then, a nickel acetate solution is applied to obtain a state in which nickel element is held in contact with the surface. (Fig. 1 (A))

そして、窒素雰囲気中において、600℃、4時間の加熱処理を施し、図1(B)に示すような結晶化を行わせる。   Then, heat treatment is performed at 600 ° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere to perform crystallization as shown in FIG.

次にマスク104を除去し、再度の加熱処理を行う。この加熱処理は、HClを3体積%含有させた酸素雰囲気中において、950℃の温度で30分行う。この工程の結果、30nmの厚さに熱酸化膜が形成され、珪素膜の膜厚は50nmから35nmに減少する。   Next, the mask 104 is removed, and heat treatment is performed again. This heat treatment is performed for 30 minutes at a temperature of 950 ° C. in an oxygen atmosphere containing 3% by volume of HCl. As a result of this step, a thermal oxide film is formed to a thickness of 30 nm, and the thickness of the silicon film is reduced from 50 nm to 35 nm.

この工程が本実施例の特徴である。この工程においては、雰囲気中に塩化ニッケルの形でニッケル元素が膜の全体から除去される。   This process is a feature of this embodiment. In this step, nickel element is removed from the entire film in the form of nickel chloride in the atmosphere.

また、熱酸化膜の形成に膜中の格子間珪素原子や不安定な結合の珪素原子が消費されることに従い、膜の結晶性が飛躍的に向上する。即ち、膜中の欠陥密度が劇的に減少する。   In addition, the crystallinity of the film is drastically improved as interstitial silicon atoms or unstablely bonded silicon atoms in the film are consumed to form the thermal oxide film. That is, the defect density in the film is dramatically reduced.

上記の熱処理の終了後、形成された熱酸化膜を除去する。その後は、図1(C)以下の工程に従って、TFTを作製すればよい。   After the heat treatment is completed, the formed thermal oxide film is removed. After that, a TFT may be manufactured according to the steps shown in FIG.

本実施例においては、熱酸化膜の形成工程の効果が少なくとも900℃以上でないと効果が得られないので、基板として石英基板を利用する必要がある。しかし、非常に特性の高い素子を得ることができる。   In this embodiment, since the effect cannot be obtained unless the effect of the thermal oxide film forming step is at least 900 ° C. or higher, it is necessary to use a quartz substrate as the substrate. However, an element with very high characteristics can be obtained.

本実施例では、熱酸化膜の形成工程を施すことによる効果と、後の実施例1に示すようなニッケルのゲッタリング効果との相乗効果により、さらに素子特性が安定したものを得ることができる。   In this embodiment, a device having more stable element characteristics can be obtained by a synergistic effect of the effect of applying the thermal oxide film forming step and the nickel gettering effect as shown in the first embodiment. .

本実施例に示す作製工程は、図6に示す作製工程に利用することもできる。   The manufacturing process shown in this embodiment can also be used for the manufacturing process shown in FIG.

本実施例は、ボトムゲイト型(この場合は逆スタガー型)のTFTを作製する場合の例を示す。   In this example, a bottom gate type (in this case, an inverted stagger type) TFT is manufactured.

まず図10(A)に示すようにガラス基板1001上に下地膜として酸化珪素膜1002を成膜する。そして、シリサイド材料を用いてゲイト電極1003を形成する。   First, as shown in FIG. 10A, a silicon oxide film 1002 is formed over a glass substrate 1001 as a base film. Then, a gate electrode 1003 is formed using a silicide material.

さらにゲイト電極を覆って、ゲイト絶縁膜として機能する酸化珪素膜1000を成膜する。   Further, a silicon oxide film 1000 functioning as a gate insulating film is formed so as to cover the gate electrode.

次に図1や図6に示すような方法により結晶性珪素膜1004を得る。こうして図10(A)に示す状態を得る。   Next, a crystalline silicon film 1004 is obtained by a method as shown in FIGS. In this way, the state shown in FIG.

次にレジストマスク1007を利用して、酸化珪素膜のパターン1005と窒化珪素膜のパターン1006を得る。(図10(B))   Next, a resist mask 1007 is used to obtain a silicon oxide film pattern 1005 and a silicon nitride film pattern 1006. (Fig. 10 (B))

そして燐のドーピングを行う。この結果、1008と1009の領域に燐のイオンが加速注入される。また、1010の領域には燐のイオンが注入されない。   Then, phosphorus doping is performed. As a result, phosphorus ions are accelerated and implanted into the regions 1008 and 1009. Also, phosphorus ions are not implanted into the region 1010.

次に図10(C)に示すように加熱処理を施す。この工程において、1010の領域に存在するニッケル元素が1008、1009の領域にゲッタリングされる。   Next, heat treatment is performed as shown in FIG. In this step, nickel element existing in the region 1010 is gettered to the regions 1008 and 1009.

次に窒化珪素膜のパターン1006を利用して酸化珪素膜のパターン1005をサイドエッチングし、1011のパターンを形成する。(図10(D))   Next, the silicon oxide film pattern 1005 is side-etched using the silicon nitride film pattern 1006 to form a pattern 1011. (Figure 10 (D))

次に窒化珪素膜1006を除去し、さらに酸化珪素膜のパターン1011を利用して、珪素膜の1010の領域をパターニングする。こうして、図11(E)に示すように結晶性珪素膜でなる1012のパターンを得る。   Next, the silicon nitride film 1006 is removed, and the region 1010 of the silicon film is patterned using the silicon oxide film pattern 1011. Thus, a pattern 1012 made of a crystalline silicon film is obtained as shown in FIG.

次に図11(F)に示すように窒化珪素膜でなるマスク1013を配置し、燐のドーピングをプラズマドーピング法でもって行う。   Next, as shown in FIG. 11F, a mask 1013 made of a silicon nitride film is provided, and phosphorus is doped by a plasma doping method.

ドーピングの終了後にレーザー光の照射を行い、ドーパントの活性化と被ドーピング領域にアニールとを行う。   After the doping is completed, laser beam irradiation is performed to activate the dopant and anneal the doped region.

この工程において、ソース領域1014、チャネル領域1015、ドレイン領域1016が形成される。   In this step, a source region 1014, a channel region 1015, and a drain region 1016 are formed.

次に図11(G)に示すように酸化珪素膜1017、樹脂膜1018を成膜する。   Next, as shown in FIG. 11G, a silicon oxide film 1017 and a resin film 1018 are formed.

そして、コンタクトホールの形成を行い、ソース電極1019、ドレイン電極1020を形成する。こうして、ボトムゲイト型のTFTが得られる。   Then, contact holes are formed, and a source electrode 1019 and a drain electrode 1020 are formed. Thus, a bottom gate type TFT is obtained.

本実施例は、図7〜図9に示すTFTの作製工程において、ゲイト電極としてドープドシリコンまたはシリサイドを用いた場合の例である。   This embodiment is an example in which doped silicon or silicide is used as the gate electrode in the TFT manufacturing process shown in FIGS.

この場合、図8(C)に示す工程において、600℃というような温度を加えることができるので、ゲッタリング効果をさらに高めることができる。   In this case, since a temperature such as 600 ° C. can be applied in the step shown in FIG. 8C, the gettering effect can be further enhanced.

本実施例では、本明細書で開示する発明を利用した装置の概略を示す。図12に各装置の概要を示す。   In this embodiment, an outline of an apparatus using the invention disclosed in this specification is shown. 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 shows a portable information processing terminal, which has a communication function using a telephone line.

この電子装置は、薄膜トランジスタ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、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 thin film transistor inside a main body 2001. An active matrix liquid crystal display 2005, a camera unit 2002 for capturing an image, and an operation switch 2004 are provided.

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 apparatus has a function of displaying an image in front of the eyes by wearing a main body 21201 on the head with a band 2103. The image is created by the liquid crystal display device 2102 corresponding to the left and right eyes.

このような電子装置は、小型軽量なものとするために薄膜トランジスタを利用した回路が利用される。   Such an electronic device uses a circuit using a thin film transistor in order to be small and light.

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、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 information based on a signal from an artificial satellite. Information from the satellite captured by the antenna 2204 is processed by an electronic circuit provided inside the main body 2201, and necessary information is displayed on the 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全体の構成を小型化するために薄膜トランジスタを利用した回路が利用される。   The operation of the apparatus is performed by an operation switch 2203. Even in such an apparatus, a circuit using a thin film transistor is used in order to reduce the overall configuration.

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 a main body 2301 that includes an antenna 2306, an audio output unit 2302, a liquid crystal display device 2304, operation switches 2305, and an audio input unit 2303.

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。   An electronic device illustrated in FIG. 12E is a portable imaging device called a video camera. The electronic apparatus includes a liquid crystal display 2402 attached to an opening / closing member 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 includes an image receiving unit 2406, an integrated circuit 2407, an audio input unit 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。   An electronic device illustrated in FIG. 12F is a projection 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 onto 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 transmissive type is advantageous in terms of display characteristics, and the reflective type is advantageous when pursuing 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。   As a display device, a flat panel display such as an active matrix EL display or a plasma display can be used.

本実施例は、金属元素を利用して得られた結晶性珪素膜を用いて、当該金属元素がゲッタリングされた(除去された)パターンを得る別な工程について示す。   This embodiment shows another process for obtaining a pattern in which a metal element is gettered (removed) using a crystalline silicon film obtained using the metal element.

図13に本実施例の作製工程を示す。まず図13(A)に示すようにガラス基板1301上に下地膜1302を成膜し、さらにニッケル元素を利用して結晶性珪素膜1303を形成する。   FIG. 13 shows a manufacturing process of this example. First, as shown in FIG. 13A, a base film 1302 is formed over a glass substrate 1301, and a crystalline silicon film 1303 is formed using nickel.

次に酸化珪素膜1302でなるマスクを形成する。そして、燐のドーピングを行う。この工程で1303、1305の領域に燐のドーピングが行われる。また、1304の領域にはドーピングがされない。(図13(B))   Next, a mask made of the silicon oxide film 1302 is formed. Then, phosphorus doping is performed. In this step, phosphorus is doped in regions 1303 and 1305. Further, the region 1304 is not doped. (Fig. 13B)

図13(B)に状態で加熱処理を行い、1304の領域に存在するニッケル元素を1303、1305の領域にゲッタリングさせる。   Heat treatment is performed in the state shown in FIG. 13B, and the nickel element existing in the region 1304 is gettered to the regions 1303 and 1305.

次に酸化珪素膜でなるマスク1302を利用して1303、1305の領域を除去する。(図13(C))   Next, regions 1303 and 1305 are removed using a mask 1302 made of a silicon oxide film. (Fig. 13 (C))

次に酸化珪素膜でなるマスク1302を利用して1306の領域をサイドエッチングする。こうして結晶性珪素膜でなる1307で示されるパターンを得る。(図13(D))   Next, the region 1306 is side-etched using a mask 1302 made of a silicon oxide film. In this way, a pattern 1307 made of a crystalline silicon film is obtained. (Fig. 13D)

次に酸化珪素膜でなるマスク1302を除去し、図13(E)に示す状態を得る。この後は、結晶性珪素膜でなるパターン1307を利用してTFTを作製する。   Next, the mask 1302 made of a silicon oxide film is removed to obtain the state shown in FIG. Thereafter, a TFT is manufactured using a pattern 1307 made of a crystalline silicon film.

本実施例では、図2に示す工程において、酸化珪素膜のパターン109のサイドエッチングを行う前に当該パターンを利用して、111、112の領域を除去し、その後にパターン109のサイドエッチングを行い、さらに露呈した113の領域の周辺部をエッチングする。   In this embodiment, in the step shown in FIG. 2, before performing the side etching of the pattern 109 of the silicon oxide film, the regions 111 and 112 are removed using the pattern, and then the side etching of the pattern 109 is performed. Further, the peripheral portion of the exposed region 113 is etched.

こうすると、工程は煩雑になるが、111と112の領域をエッチングする際に飛び散るニッケルが最終的に残存する116の領域に入り込むことを徹底的に抑制することができる。   In this case, although the process becomes complicated, it is possible to thoroughly prevent the nickel scattered when the regions 111 and 112 are etched from entering the region 116 that finally remains.

TFTの作製工程を示す図。FIG. 6 shows a manufacturing process of a TFT. TFTの作製工程を示す図。FIG. 6 shows a manufacturing process of a TFT. TFTの作製工程を示す図。FIG. 6 shows a manufacturing process of a TFT. 燐がドーピングされた領域とそうでない領域におけるニッケル元素の濃度を示す図。The figure which shows the density | concentration of the nickel element in the area | region where phosphorus was doped, and the area | region which is not so. TFTの作製工程を示す図。10A and 10B show a manufacturing process of a TFT. 結晶性珪素膜を得る工程を示す図。The figure which shows the process of obtaining a crystalline silicon film. PTFTとNTFTとを同一基板上に作製する工程を示す図。The figure which shows the process of producing PTFT and NTFT on the same board | substrate. PTFTとNTFTとを同一基板上に作製する工程を示す図。The figure which shows the process of producing PTFT and NTFT on the same board | substrate. PTFTとNTFTとを同一基板上に作製する工程を示す図。The figure which shows the process of producing PTFT and NTFT on the same board | substrate. ボトムゲイト型のTFTの作製工程を示す図。10A and 10B illustrate a manufacturing process of a bottom gate type TFT. ボトムゲイト型のTFTの作製工程を示す図。10A and 10B illustrate a manufacturing process of a bottom gate type TFT. 発明を利用した装置の概略の構成を示す。1 shows a schematic configuration of an apparatus using the invention. TFTの作製工程の一部を示す図。10A and 10B show part of a manufacturing process of a TFT.

符号の説明Explanation of symbols

101 ガラス基板(または石英基板)
102 下地膜(酸化珪素膜)
103 非晶質珪素膜
104 酸化珪素膜でなるマスク
105 スリット状の開口
106 接して保持されたニッケル元素
107 結晶性珪素膜
108 レジストマスク
109 酸化珪素膜のパターン
110 窒化珪素膜のパターン
111、112 燐ドープがされた領域
113 ニッケルのゲッタリングがされる領域
114 ニッケルの移動方向
115 サイドエッチングがされた後の酸化珪素膜パターン
116 パターニングされた珪素膜
117 ゲイト絶縁膜(酸化珪素膜)
118 アルミニウムパターン
119 レジストマスク
120 多孔質状の陽極酸化膜
121 緻密な膜質を有する陽極酸化膜
122 ゲイト電極
123 残存したゲイト電極(酸化珪素膜)
11 ソース電極
12 低濃度不純物領域
13 チャネル領域
14 低濃度不純物領域
15 ドレイン領域
16 酸化珪素膜
17 窒化珪素膜
124 ポリイミド樹脂膜
125 ソース電極
126 ドレイン電極
101 Glass substrate (or quartz substrate)
102 Base film (silicon oxide film)
103 Amorphous silicon film 104 Mask made of silicon oxide film 105 Slit-like opening 106 Nickel element 107 held in contact 107 Crystalline silicon film 108 Resist mask 109 Pattern of silicon oxide film 110 Pattern of silicon nitride film 111, 112 Phosphorus Doped region 113 Nickel gettering region 114 Nickel moving direction 115 Silicon oxide film pattern after side etching 116 Patterned silicon film 117 Gate insulating film (silicon oxide film)
118 Aluminum pattern 119 Resist mask 120 Porous anodic oxide film 121 Anodic oxide film having dense film quality 122 Gate electrode 123 Remaining gate electrode (silicon oxide film)
11 Source electrode 12 Low concentration impurity region 13 Channel region 14 Low concentration impurity region 15 Drain region 16 Silicon oxide film 17 Silicon nitride film 124 Polyimide resin film 125 Source electrode 126 Drain electrode

Claims (17)

半導体膜の結晶化を助長する金属元素を用いて結晶性半導体膜を形成し、
前記結晶性半導体膜上にマスクを形成し、
前記結晶性半導体膜に対して前記マスクを利用して窒素、燐、砒素、アンチモン、ビスマスから選ばれた元素を選択的にドーピングし、
第1の加熱処理を施し、前記金属元素を前記ドーピングされた領域にゲッタリングし、
前記マスクを利用して前記ドーピングされた領域を除去して、島状の半導体膜を形成し、
前記マスクを利用して前記島状の半導体膜をサイドエッチングし、
前記島状の半導体膜上にゲイト絶縁膜を形成し、
前記ゲイト絶縁膜を介して、前記島状の半導体膜上にゲイト電極を形成し、
前記ゲイト電極を利用し前記ゲイト絶縁膜を介して、前記島状の半導体膜に窒素、燐、砒素、アンチモン、ビスマスから選ばれた元素をドーピングした後、第2の加熱処理を施し、前記金属元素を前記ドーピングされた領域にゲッタリングすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
A crystalline semiconductor film is formed using a metal element that promotes crystallization of the semiconductor film,
Forming a mask on the crystalline semiconductor film;
Selectively doping the crystalline semiconductor film with an element selected from nitrogen, phosphorus, arsenic, antimony, and bismuth using the mask;
Applying a first heat treatment, gettering the metal element into the doped region,
The doped region is removed using the mask to form an island-shaped semiconductor film,
Side etching the island-shaped semiconductor film using the mask,
Forming a gate insulating film on the island-shaped semiconductor film;
Forming a gate electrode on the island-shaped semiconductor film through the gate insulating film;
After doping the island-shaped semiconductor film with an element selected from nitrogen, phosphorus, arsenic, antimony, and bismuth through the gate insulating film using the gate electrode, a second heat treatment is performed, and the metal A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that an element is gettered into the doped region.
半導体膜の結晶化を助長する金属元素を用いて結晶性半導体膜を形成し、
前記結晶性半導体膜上にマスクを形成し、
前記結晶性半導体膜に対して前記マスクを利用して窒素、燐、砒素、アンチモン、ビスマスから選ばれた元素を選択的にドーピングし、
第1の加熱処理を施し、前記金属元素を前記ドーピングされた領域にゲッタリングし、
前記マスクを利用して前記ドーピングされた領域を除去し、島状の半導体膜を形成し、
前記マスクを利用して前記島状の半導体膜をサイドエッチングし、
前記島状の半導体膜上にゲイト絶縁膜を形成し、
前記ゲイト絶縁膜を介して、前記島状の半導体膜上にゲイト電極を形成し、
前記ゲイト電極を利用し前記ゲイト絶縁膜を介して、前記島状の半導体膜に窒素、燐、砒素、アンチモン、ビスマスから選ばれた元素をドーピングした後、第2の加熱処理を施し、前記金属元素を前記ドーピングされた領域にゲッタリングし、
前記ゲイト絶縁膜を除去することで、前記島状の半導体膜の前記ドーピングされた領域が露呈し、
前記ゲイト電極を利用して前記露呈された島状の半導体膜に不純物をドーピングすることで前記島状の半導体膜にソース領域およびドレイン領域を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
A crystalline semiconductor film is formed using a metal element that promotes crystallization of the semiconductor film,
Forming a mask on the crystalline semiconductor film;
Selectively doping the crystalline semiconductor film with an element selected from nitrogen, phosphorus, arsenic, antimony, and bismuth using the mask;
Applying a first heat treatment, gettering the metal element into the doped region,
Removing the doped region using the mask to form an island-shaped semiconductor film;
Side etching the island-shaped semiconductor film using the mask,
Forming a gate insulating film on the island-shaped semiconductor film;
Forming a gate electrode on the island-shaped semiconductor film through the gate insulating film;
After doping the island-shaped semiconductor film with an element selected from nitrogen, phosphorus, arsenic, antimony, and bismuth through the gate insulating film using the gate electrode, a second heat treatment is performed, and the metal Gettering elements into the doped region;
By removing the gate insulating film, the doped region of the island-shaped semiconductor film is exposed,
A method of manufacturing a semiconductor device, wherein a source region and a drain region are formed in the island-shaped semiconductor film by doping impurities into the exposed island-shaped semiconductor film using the gate electrode.
半導体膜の結晶化を助長する金属元素を用いて結晶性半導体膜を形成し、
前記結晶性半導体膜上にマスクを形成し、
前記結晶性半導体膜に対して前記マスクを利用して窒素、燐、砒素、アンチモン、ビスマスから選ばれた元素を選択的にドーピングし、
第1の加熱処理を施し、前記金属元素を前記ドーピングされた領域にゲッタリングし、
前記マスクを利用して前記ドーピングされた領域を除去し、第1の島状の半導体膜および第2の島状の半導体膜を形成し、
前記マスクを利用して前記第1の島状の半導体膜および前記第2の島状の半導体膜をサイドエッチングし、
前記第1の島状の半導体膜および前記第2の島状の半導体膜上にゲイト絶縁膜を形成し、
前記ゲイト絶縁膜を介して、前記第1の島状の半導体膜および前記第2の島状の半導体膜上にゲイト電極を形成し、
前記ゲイト電極を利用し前記ゲイト絶縁膜を介して、前記第1の島状の半導体膜および前記第2の島状の半導体膜に窒素、燐、砒素、アンチモン、ビスマスから選ばれた元素をドーピングした後、第2の加熱処理を施し、前記金属元素を前記ドーピングされた領域にゲッタリングし、
前記ゲイト絶縁膜を除去することで、前記第1の島状の半導体膜および前記第2の島状の半導体膜の前記ドーピングされた領域が露呈し、
前記ゲイト電極を利用して前記第1の島状の半導体膜および前記第2の島状の半導体膜に燐をドーピングすることで前記第1の島状半導体膜にソース領域およびドレイン領域を形成し、
前記第1の島状の半導体膜上にマスクを形成し、前記第2の島状の半導体膜にボロンをドーピングすることで前記第2の島状半導体膜にソース領域およびドレイン領域を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
A crystalline semiconductor film is formed using a metal element that promotes crystallization of the semiconductor film,
Forming a mask on the crystalline semiconductor film;
Selectively doping the crystalline semiconductor film with an element selected from nitrogen, phosphorus, arsenic, antimony, and bismuth using the mask;
Applying a first heat treatment, gettering the metal element into the doped region,
Removing the doped region using the mask to form a first island-shaped semiconductor film and a second island-shaped semiconductor film;
Side etching the first island-shaped semiconductor film and the second island-shaped semiconductor film using the mask,
Forming a gate insulating film on the first island-shaped semiconductor film and the second island-shaped semiconductor film;
Forming a gate electrode on the first island-shaped semiconductor film and the second island-shaped semiconductor film via the gate insulating film;
Doping the first island-shaped semiconductor film and the second island-shaped semiconductor film with an element selected from nitrogen, phosphorus, arsenic, antimony, and bismuth through the gate insulating film using the gate electrode Then, a second heat treatment is performed, the metal element is gettered to the doped region,
By removing the gate insulating film, the doped regions of the first island-shaped semiconductor film and the second island-shaped semiconductor film are exposed,
A source region and a drain region are formed in the first island-shaped semiconductor film by doping the first island-shaped semiconductor film and the second island-shaped semiconductor film using the gate electrode. ,
Forming a mask on the first island-shaped semiconductor film, and doping the second island-shaped semiconductor film with boron to form a source region and a drain region in the second island-shaped semiconductor film; A method for manufacturing a semiconductor device.
請求項1乃至請求項3のいずれか一項において、
前記第1の加熱処理および前記第2の加熱処理を施すことにより、前記金属元素を前記ドーピングされた領域にゲッタリングして前記金属元素の濃度が低下された領域を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 1 thru | or 3,
By performing the first heat treatment and the second heat treatment, the metal element is gettered to the doped region to form a region where the concentration of the metal element is reduced. A method for manufacturing a semiconductor device.
請求項1乃至請求項4のいずれか一項において、
前記結晶性半導体膜の、前記マスクを利用して除去されなかった領域に素子の活性層を形成することを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 1 thru | or 4,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising: forming an active layer of an element in a region of the crystalline semiconductor film that has not been removed using the mask.
請求項1乃至請求項5のいずれか一項において、
前記半導体膜の結晶化を助長する金属元素として、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu、Auから選ばれた一種または複数種類のものを用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 1 thru | or 5,
As the metal element for promoting the crystallization of the semiconductor film, one or more kinds selected from Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Cu, and Au are used. A method for manufacturing a semiconductor device.
請求項1乃至請求項5のいずれか一項において、
前記半導体膜の結晶化を助長する金属元素として、Niを用いることを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 1 thru | or 5,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein Ni is used as a metal element that promotes crystallization of the semiconductor film.
請求項1乃至請求項7のいずれか一項において、
前記半導体膜は珪素膜であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 1 thru | or 7,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor film is a silicon film.
請求項1乃至請求項7のいずれか一項において、
前記半導体膜は、SiGe1−X(0<X<1)で示される化合物膜であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 1 thru | or 7,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor film is a compound film represented by Si X Ge 1-X (0 <X <1).
請求項1乃至請求項9のいずれか一項において、
前記ドーピングされる元素として燐が選択されることを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 1 thru | or 9,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein phosphorus is selected as the element to be doped.
請求項10において、
燐を含んだ膜を形成し、レーザー照射又は第3の加熱処理を施すことにより、前記燐のドーピングを行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。
In claim 10,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a phosphorus-containing film is formed and laser irradiation or third heat treatment is performed to perform doping of the phosphorus.
請求項10において、
燐を含んだ溶液を塗布してPSG膜を形成し、レーザー照射又は第3の加熱処理を行うことにより、前記燐のドーピングを行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。
In claim 10,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a phosphorus-containing solution is applied to form a PSG film, and laser irradiation or third heat treatment is performed to perform doping of the phosphorus.
請求項10において、
燐を含んだ雰囲気中でレーザー照射を行うことにより、前記燐のドーピングを行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。
In claim 10,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the phosphorous doping is performed by laser irradiation in an atmosphere containing phosphorus.
請求項1乃至請求項13のいずれか一項において、
前記ゲイト絶縁膜は、酸化珪素膜であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 1 thru / or Claim 13,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the gate insulating film is a silicon oxide film.
請求項1乃至請求項14のいずれか一項において、
前記結晶性半導体膜に対して、赤外光を照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 1 thru | or 14,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the crystalline semiconductor film is irradiated with infrared light.
請求項1乃至請求項15のいずれか一項において、
前記結晶性半導体膜に対して、レーザーを照射することを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 1 to 15,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the crystalline semiconductor film is irradiated with a laser.
請求項1乃至請求項16のいずれか一項において、
前記第1の加熱処理は、窒素雰囲気中において、400℃〜650℃により行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 1 thru | or 16,
The method for manufacturing a semiconductor device is characterized in that the first heat treatment is performed at 400 ° C. to 650 ° C. in a nitrogen atmosphere.
JP2006122322A 2006-04-26 2006-04-26 Method for manufacturing semiconductor device Expired - Fee Related JP4409529B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006122322A JP4409529B2 (en) 2006-04-26 2006-04-26 Method for manufacturing semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2006122322A JP4409529B2 (en) 2006-04-26 2006-04-26 Method for manufacturing semiconductor device

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP05831797A Division JP3844552B2 (en) 1997-02-26 1997-02-26 Method for manufacturing semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2006287240A true JP2006287240A (en) 2006-10-19
JP4409529B2 JP4409529B2 (en) 2010-02-03

Family

ID=37408727

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006122322A Expired - Fee Related JP4409529B2 (en) 2006-04-26 2006-04-26 Method for manufacturing semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4409529B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008166765A (en) * 2007-01-04 2008-07-17 Beijing Boe Optoelectronics Technology Co Ltd Tft array structure and manufacturing method therefor
CN106992187A (en) * 2016-01-20 2017-07-28 三星显示有限公司 Liquid crystal display device and the method for manufacturing the liquid crystal display device

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008166765A (en) * 2007-01-04 2008-07-17 Beijing Boe Optoelectronics Technology Co Ltd Tft array structure and manufacturing method therefor
JP2012054615A (en) * 2007-01-04 2012-03-15 Beijing Boe Optoelectronics Technology Co Ltd Tft array structure and method of manufacturing the same
US8324033B2 (en) 2007-01-04 2012-12-04 Beijing Boe Optoelectronics Technology Co., Ltd. TFT array substrate and manufacturing method thereof
US8816346B2 (en) 2007-01-04 2014-08-26 Beijing Boe Optoelectronics Technology Co., Ltd. TFT array substrate and manufacturing method thereof
CN106992187A (en) * 2016-01-20 2017-07-28 三星显示有限公司 Liquid crystal display device and the method for manufacturing the liquid crystal display device
CN106992187B (en) * 2016-01-20 2023-05-26 三星显示有限公司 Liquid crystal display device and method of manufacturing the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP4409529B2 (en) 2010-02-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3844552B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3942683B2 (en) Semiconductor device manufacturing method
JP3830623B2 (en) Method for manufacturing crystalline semiconductor film
KR100483819B1 (en) Method of fabricating semiconductor device
US7033871B2 (en) Method of manufacturing semiconductor device
JP3754184B2 (en) Method for manufacturing flat panel display having thin film transistor
KR20020092255A (en) Semiconductor film, semiconductor device and method of their production
JP4242461B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US6756608B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP4409529B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3857289B2 (en) Method for producing crystalline silicon film
JP2014033136A (en) Display device and method for manufacturing the same
JP3819249B2 (en) Method for manufacturing thin film transistor
JP4317105B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP4190600B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP4141653B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device and method for manufacturing integrated circuit
JP3830769B2 (en) Method for manufacturing crystalline semiconductor film
JP3696710B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP4308284B2 (en) Semiconductor device
JP3998899B2 (en) THIN FILM TRANSISTOR AND SEMICONDUCTOR DEVICE USING THIN FILM TRANSISTOR
JP2003282435A (en) Formation method for crystalline semiconductor film, thin-film transistor, and semiconductor device
JPH1168111A (en) Manufacture of semiconductor device
JP2004260202A (en) Semiconductor device

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20091102

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20091110

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20091111

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121120

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121120

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121120

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131120

Year of fee payment: 4

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees