JP2009123852A - Semiconductor device, and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置及びその製造方法に関し、更に詳しくは、半導体装置を歩留まりよく製造するためのアライメントマークを、工程増となることなく、歩留まりと精度のよい半導体装置、及びその製造方法に関する。 The present invention relates to a semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly, to a semiconductor device having a high yield and accuracy without increasing the number of steps for an alignment mark for manufacturing the semiconductor device with a high yield, and a method for manufacturing the same.
アクティブマトリクス駆動型の表示装置において、多結晶シリコン薄膜トランジスタ(以下、「多結晶シリコンTFT」という。)を含む半導体装置は、個々の画素に設けられるスイッチング素子や、表示装置のディスプレイ基板上の周辺回路を構成する回路素子等として利用されている。アクティブマトリクス駆動型の表示装置の一つである液晶ディスプレイパネルは、携帯電話やPDAなど、モバイルディスプレイ用途に使用されることが多く、近年、ガラス基板の代わりにプラスチック基板を用いるなど、さらなる軽量化や耐衝撃性を有する低コストの半導体装置が望まれている。 In an active matrix driving type display device, a semiconductor device including a polycrystalline silicon thin film transistor (hereinafter referred to as “polycrystalline silicon TFT”) includes a switching element provided in each pixel and a peripheral circuit on a display substrate of the display device. Is used as a circuit element constituting the. Liquid crystal display panels, one of active matrix drive type display devices, are often used for mobile display applications such as mobile phones and PDAs. In recent years, the use of plastic substrates instead of glass substrates has further reduced weight. In addition, a low-cost semiconductor device having shock resistance is desired.
こうした半導体装置において、半導体素子が形成される半導体素子部の周辺部には、基板とフォトマスクとの位置合わせを精度よく行って各層を所定の位置に正確に形成(もしくはパターニング)するためのアライメントマークが形成されている。例えば特許文献1には、フラットディスプレイ装置のTFT作製時において、ガラス基板上に形成した導電膜をパターンエッチングして走査信号線やゲート電極を形成するのと同時に、その導電膜をパターンエッチングしてアライメントマークを形成することが提案されている。また、特許文献2には、半導体装置の作製時において、シリコン部分とシリコン酸化膜部分との境に形成された段差部をアライメントマークとすること(同文献の第0004段落)や、酸化防止膜とLOCOS酸化膜とのエッジ段差をアライメントマークとすること(同文献の第0012段落)が提案されている。
上記特許文献1で提案されたアライメントマークは、ガラス基板上に先ず導電膜を形成した場合に、その導電膜をエッチングして走査信号線やゲート電極を形成するのと同時に形成することができるが、基板上に最初にシリコン膜を形成し、そのシリコン膜にイオン注入と活性化処理を行ってチャネル領域を形成する場合には、そのシリコン膜をドライエッチングしてアライメントマークを形成し、そのアライメントマークとフォトマスクとをアライメントすることによって、その後に設ける膜を正確にパターニングすることが一般的である。こうした場合、アライメントマークを形成するためだけのドライエッチングが付加工程として行われるので、そのドライエッチング工程の存在が歩留まり悪化の一因となる。
The alignment mark proposed in
また、特許文献2においても、段差部からなるアライメントマークの形成が付加工程となっているので、そのアライメントマークの形成工程の存在が歩留まり悪化の一因となる。
Also in
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであって、その目的は、薄膜トランジスタを含む半導体装置を歩留まりよく製造するためのアライメントマークを、工程増となることなく、歩留まりと精度のよい半導体装置、及びその製造方法を提供することにある。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an alignment mark for manufacturing a semiconductor device including a thin film transistor with a high yield without increasing the number of processes and with a high yield and accuracy. A semiconductor device and a manufacturing method thereof are provided.
上記課題を解決するための本発明の半導体装置は、多結晶シリコン半導体膜と、少なくとも表面が異なるシリコン相で図形化されたシリコン膜からなるアライメントマークと、が基板上に形成されていることを特徴とする。 In order to solve the above problems, a semiconductor device according to the present invention includes a polycrystalline silicon semiconductor film and an alignment mark formed of a silicon film patterned with a silicon phase having at least a different surface formed on a substrate. Features.
この発明によれば、基板上に形成されたアライメントマークは、少なくとも表面が異なるシリコン相で図形化されたシリコン膜で構成されているが、こうした構造は、アライメントマークを形成する部位の多結晶シリコン膜上にマスクパターンを設けた後にイオン注入することにより得ることができるので、基板上に形成したシリコン膜をドライエッチングしてアライメントマークを形成するという従来のような付加工程を必要としない構造形態を呈している。その結果、本発明の半導体装置は、歩留まり悪化の一因となるドライエッチング工程を省いて得られることから、歩留まりと精度のよいものとすることができる。 According to the present invention, the alignment mark formed on the substrate is composed of a silicon film that is patterned with a silicon phase having at least a different surface. Such a structure is formed of polycrystalline silicon at a position where the alignment mark is formed. Since it can be obtained by ion implantation after providing a mask pattern on the film, it does not require the conventional additional process of forming an alignment mark by dry etching the silicon film formed on the substrate Presents. As a result, since the semiconductor device of the present invention can be obtained by omitting the dry etching process that contributes to the deterioration of the yield, the yield and accuracy can be improved.
本発明の半導体装置の好ましい態様として、前記異なるシリコン相が、多結晶シリコン相と非晶質シリコン相であるように構成する。 As a preferred aspect of the semiconductor device of the present invention, the different silicon phases are configured to be a polycrystalline silicon phase and an amorphous silicon phase.
この発明によれば、異なるシリコン相が多結晶シリコン相と非晶質シリコン相とで構成されているが、こうした構造は、上記同様、アライメントマークを形成する部位の多結晶シリコン膜上にマスクパターンを設けた後にイオン注入することにより得ることができ、両相で図形化されたシリコン膜はアライメントマークとして認識するのに十分なコントラスト差を有している。 According to the present invention, different silicon phases are composed of a polycrystalline silicon phase and an amorphous silicon phase, and such a structure is similar to the above in that a mask pattern is formed on a polycrystalline silicon film at a site where an alignment mark is to be formed. The silicon film which is obtained by ion implantation after the formation of the film and is patterned in both phases has a sufficient contrast difference to be recognized as an alignment mark.
本発明の半導体装置の好ましい態様として、前記異なるシリコン相が、反射スペクトルの差で30%以上60%以下であるように構成する。 As a preferred aspect of the semiconductor device of the present invention, the different silicon phases are configured to be 30% or more and 60% or less in a difference in reflection spectrum.
この発明によれば、異なるシリコン相からなる反射スペクトル差が30%以上60%以下の図形は、アライメントマークとして認識するのに十分なコントラスト差を有している。 According to the present invention, a figure having a reflection spectrum difference of 30% or more and 60% or less made of different silicon phases has a contrast difference sufficient to be recognized as an alignment mark.
本発明の半導体装置の好ましい態様として、前記多結晶シリコン半導体膜と前記アライメントマークが、前記基板上に、バッファ膜を介して設けられているように構成する。 As a preferred aspect of the semiconductor device of the present invention, the polycrystalline silicon semiconductor film and the alignment mark are configured to be provided on the substrate via a buffer film.
上記課題を解決するための本発明の半導体装置の製造方法は、基板上に、多結晶シリコン半導体膜を有する半導体素子部と、アライメントマークを有するアライメントマーク部とを少なくとも形成する半導体装置の製造方法であって、
前記基板上に非晶質シリコン膜を形成する工程と、前記非晶質シリコン膜を多結晶化して多結晶シリコン膜を形成する工程と、前記多結晶シリコン膜の半導体素子部に前記多結晶シリコン半導体膜を形成するためのマスクパターンAを形成するとともに、前記多結晶シリコン膜のアライメントマーク部に前記アライメントマークを形成するためのマスクパターンBを形成する工程と、前記マスクパターンA,B上からイオン注入して、該マスクパターンA,Bで覆われていない多結晶シリコン膜の露出部の少なくとも表面を非晶質シリコン相に変化させる工程と、前記半導体素子部のみを活性化して該半導体素子部に多結晶シリコン半導体膜を形成する工程と、前記マスクパターンA,Bを除去する工程と、を有し、
前記非晶質シリコン相に変化させる工程により、前記アライメントマーク部に形成されたシリコン膜の少なくとも表面に、多結晶シリコン相と非晶質シリコン相とからなる異なるシリコン相で図形化されたアライメントマークを形成することを特徴とする。
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention for solving the above-described problem is a method of manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor element portion having a polycrystalline silicon semiconductor film and an alignment mark portion having an alignment mark are formed on a substrate. Because
A step of forming an amorphous silicon film on the substrate; a step of polycrystallizing the amorphous silicon film to form a polycrystalline silicon film; and the polycrystalline silicon film in a semiconductor element portion of the polycrystalline silicon film. Forming a mask pattern A for forming a semiconductor film and forming a mask pattern B for forming the alignment mark on the alignment mark portion of the polycrystalline silicon film; and from above the mask patterns A and B A step of implanting ions to change at least the surface of the exposed portion of the polycrystalline silicon film not covered with the mask patterns A and B into an amorphous silicon phase, and activating only the semiconductor element portion A step of forming a polycrystalline silicon semiconductor film on the portion, and a step of removing the mask patterns A and B,
Alignment marks formed with different silicon phases comprising a polycrystalline silicon phase and an amorphous silicon phase on at least the surface of the silicon film formed in the alignment mark portion by the step of changing to the amorphous silicon phase It is characterized by forming.
この発明では、マスクパターンA,B上からイオン注入して、そのマスクパターンA,Bで覆われていない多結晶シリコン膜の露出部の少なくとも表面を非晶質シリコン相に変化させる工程によって、アライメントマーク部に形成されたシリコン膜の少なくとも表面にアライメントマーク(多結晶シリコン相と非晶質シリコン相とからなる異なるシリコン相で図形化されたマーク)を形成する。この発明によれば、従来のように、基板上に形成したシリコン膜をドライエッチングしてアライメントマークを形成するという付加工程を必要としないので、歩留まり悪化の一因となるドライエッチング工程を有さないことから、歩留まり向上と精度向上をもたらす製造方法とすることができる。 In the present invention, alignment is performed by ion implantation from above the mask patterns A and B to change at least the surface of the exposed portion of the polycrystalline silicon film not covered with the mask patterns A and B into an amorphous silicon phase. Alignment marks (marks formed with different silicon phases composed of a polycrystalline silicon phase and an amorphous silicon phase) are formed on at least the surface of the silicon film formed in the mark portion. According to the present invention, since there is no need for an additional step of forming an alignment mark by dry etching a silicon film formed on a substrate as in the prior art, there is a dry etching step that contributes to a decrease in yield. Therefore, the manufacturing method can improve yield and accuracy.
本発明の半導体装置の製造方法の好ましい態様として、前記半導体素子部のみの活性化を、前記アライメントマーク部を遮蔽した後にレーザーアニールすることにより行うように構成する。 As a preferred aspect of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, only the semiconductor element portion is activated by laser annealing after shielding the alignment mark portion.
この発明によれば、アライメントマーク部を遮蔽した後に半導体素子部を活性化処理するので、異なるシリコン相で図形化されたシリコン膜はそのままの状態で残ることになる。このように、活性化処理する工程の際に、レーザーを遮蔽する遮蔽板やレーザーを吸収する吸収板等を、アライメントマーク部とレーザーとの間に配置する簡単な方法によって、アライメントマークを形成することができる。 According to the present invention, since the semiconductor element portion is activated after the alignment mark portion is shielded, the silicon film formed in a different silicon phase remains as it is. As described above, in the activation process, the alignment mark is formed by a simple method of arranging a shielding plate for shielding the laser, an absorption plate for absorbing the laser, or the like between the alignment mark portion and the laser. be able to.
本発明の半導体装置の製造方法の好ましい態様として、前記アライメントマークは、前記多結晶シリコン半導体膜上にゲート絶縁膜を形成する工程以降の工程で使用されるように構成する。 As a preferred aspect of the method for manufacturing a semiconductor device according to the present invention, the alignment mark is configured to be used in a process after the process of forming a gate insulating film on the polycrystalline silicon semiconductor film.
この発明によれば、多結晶シリコン半導体膜の次に形成するゲート絶縁膜形成用マスクの位置決めを正確に行うことができ、さらにその後に形成する各種の膜の形成をも正確に行うことができる。 According to the present invention, it is possible to accurately position the gate insulating film forming mask to be formed next to the polycrystalline silicon semiconductor film, and it is also possible to accurately form various films to be formed thereafter. .
本発明の半導体装置の製造方法の好ましい態様として、前記多結晶シリコン半導体膜と前記アライメントマークを、前記基板上に、バッファ膜を介して形成するように構成する。 As a preferred aspect of the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention, the polycrystalline silicon semiconductor film and the alignment mark are formed on the substrate via a buffer film.
本発明の半導体装置によれば、アライメントマーク(少なくとも表面が異なるシリコン相で図形化されたシリコン膜からなるマーク)は、その形成部位の多結晶シリコン膜上にマスクパターンを設けた後にイオン注入して得ることができる構造形態であり、シリコン膜をドライエッチングしてアライメントマークを形成するという従来のような付加工程を必要としない構造形態であるので、歩留まり悪化の一因となるドライエッチング工程を省いて得られる。その結果、この半導体装置は、歩留まりと精度のよいものとなる。 According to the semiconductor device of the present invention, an alignment mark (at least a mark made of a silicon film formed with a different silicon phase on the surface) is ion-implanted after a mask pattern is provided on the polycrystalline silicon film at the formation site. This is a structural form that does not require a conventional additional process of forming an alignment mark by dry-etching the silicon film. It is obtained by omitting. As a result, this semiconductor device has high yield and accuracy.
なお、本発明の半導体装置を、例えば有機EL素子や液晶表示素子等と組み合わせることにより、歩留まりと精度のよいディスプレイを設計することが可能となる。 Note that by combining the semiconductor device of the present invention with, for example, an organic EL element, a liquid crystal display element, or the like, a display with high yield and accuracy can be designed.
本発明の半導体装置の製造方法によれば、マスクパターンA,B上からイオン注入して、そのマスクパターンA,Bで覆われていない多結晶シリコン膜の露出部の少なくとも表面を非晶質シリコン相に変化させる工程によって、アライメントマーク部に形成されたシリコン膜の少なくとも表面にアライメントマーク(多結晶シリコン相と非晶質シリコン相とからなる異なるシリコン相で図形化されたマーク)を形成するので、基板上に形成したシリコン膜をドライエッチングしてアライメントマークを形成するという従来のような付加工程を必要としない。その結果、この製造方法は、歩留まり悪化の一因となるドライエッチング工程を有さないことから、歩留まり向上と精度向上をもたらす製造方法となる。 According to the semiconductor device manufacturing method of the present invention, ions are implanted from above the mask patterns A and B, and at least the surface of the exposed portion of the polycrystalline silicon film not covered with the mask patterns A and B is amorphous silicon. Because the process of changing to a phase forms an alignment mark (marked with a different silicon phase comprising a polycrystalline silicon phase and an amorphous silicon phase) on at least the surface of the silicon film formed in the alignment mark portion. The conventional additional process of forming the alignment mark by dry etching the silicon film formed on the substrate is not required. As a result, this manufacturing method does not have a dry etching process that contributes to the deterioration of yield, and thus becomes a manufacturing method that improves yield and accuracy.
以下、本発明の半導体装置及びその製造方法について詳細に説明するが、本発明は図面の形態や以下の実施形態に限定されるものではない。 Hereinafter, the semiconductor device and the manufacturing method thereof according to the present invention will be described in detail. However, the present invention is not limited to the form of the drawings and the following embodiments.
(半導体装置)
図1は、本発明の半導体装置1の一例を示す断面図である。図2は、本発明の半導体装置のアライメントマーク部3に形成されたアライメントマーク4の例を示す平面図である。本発明の半導体装置1は、図1に示すように、多結晶シリコン半導体膜13と、少なくとも表面が異なるシリコン相(6a,6p)で図形化されたシリコン膜5からなるアライメントマーク4と、が基板10上に形成されている。こうした半導体装置1は、薄膜トランジスタ(TFT)が形成された半導体素子部2と、アライメントマーク4が形成されたアライメントマーク部3とを有し、例えばアクティブマトリックス駆動型の表示装置を構成するディスプレイパネルとして利用可能である。
(Semiconductor device)
FIG. 1 is a cross-sectional view showing an example of a
より詳しくは、図1に例示した半導体装置1の半導体素子部2は、基板10と、基板10上に形成された無機密着膜11と、無機密着膜11上に形成されたバッファ膜12と、バッファ膜12上に形成された多結晶シリコン半導体膜13(ソース側拡散膜13s、チャネル膜13c及びドレイン側拡散膜13d)と、その多結晶シリコン半導体膜13上に形成されたゲート絶縁膜14と、ゲート絶縁膜14上に、又はゲート絶縁膜14のコンタクトホールを介して形成された金属電極15(ソース電極15s、ゲート電極15g及びドレイン電極15d)と、金属電極15等を覆う保護膜18と、を有している。
More specifically, the
一方、図1に例示した半導体装置1のアライメントマーク部3は、少なくとも表面が、多結晶シリコン相6pと、非晶質シリコン相6aとで図形化されたシリコン膜5がアライメントマーク4として作用する。このアライメントマーク4の例として示した図2(A)は、十字に形成された多結晶シリコン相6pとそれ以外の部位に形成された非晶質シリコン相6aとで図形化されたものであり、図2(B)は、三角形の多結晶シリコン相6pと非晶質シリコン相6aとで図形化されたものである。
On the other hand, in the
(製造工程)
本発明の半導体装置1の製造方法は、基板10上に、多結晶シリコン半導体膜13(13s,13c,13d)を有する半導体素子部2と、アライメントマーク4を有するアライメントマーク部3とを少なくとも形成する半導体装置の製造方法である。そして、その製造工程は、順に、基板10上に非晶質シリコン膜21aを形成する工程と、非晶質シリコン膜21aを多結晶化して多結晶シリコン膜21pを形成する工程と、多結晶シリコン膜21pの半導体素子部2に前記多結晶シリコン半導体膜13を形成するためのマスクパターンAを形成するとともに、前記多結晶シリコン膜21pのアライメントマーク部3に前記アライメントマーク4を形成するためのマスクパターンBを形成する工程と、マスクパターンA,B上からイオン注入して、マスクパターンA,Bで覆われていない多結晶シリコン膜21aの露出部の少なくとも表面を非晶質シリコン相に変化させる工程と、半導体素子部2のみを活性化してその半導体素子部2に多結晶シリコン半導体膜13を形成する工程と、マスクパターンA,Bを除去する工程とを有している。本発明は、こうした製造工程において、非晶質シリコン相に変化させる工程により、アライメントマーク部3に形成されたシリコン膜の少なくとも表面に、多結晶シリコン相6pと非晶質シリコン相6aとからなる異なるシリコン相で図形化されたアライメントマーク4を形成している。
(Manufacturing process)
In the method for manufacturing a
以下においては、図1に示すトップゲート・トップコンタクト構造からなるTFTが形成された半導体素子部2の構造形態を例にして、図3及び図4に示した製造工程順にその詳細を説明する。
Hereinafter, the structure of the
先ず、基板10を準備する。基板10は、半導体装置1の支持基板をなすものであり、有機基板であっても無機基板であってもよい。有機基板としては、例えば、ポリエーテルサルホン(PES)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリアミド、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンテレフタレート、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケトン、液晶ポリマー、フッ素樹脂、ポリカーボネート、ポリノルボルネン系樹脂、ポリサルホン、ポリアリレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルイミド、又は熱可塑性ポリイミド等からなる有機基板、又はそれらの複合基板を挙げることができる。こうした有機基板は、剛性を有するものであってもよいし、厚さが5μm〜300μm程度の薄いフレキシブルなフィルム状のものであってもよい。フレキシブルなプラスチック基板の使用は、TFTを有する半導体装置1をフレキシブル基板とすることができるので、フィルムディスプレイ等に適用できる。
First, the
また、無機基板としては、例えば、ガラス基板、シリコン基板、セラミックス基板等を挙げることができる。ガラス基板としては、厚さが0.05mm〜3.0mm程の液晶ディスプレイ用途のガラス基板であってもよい。 Moreover, as an inorganic substrate, a glass substrate, a silicon substrate, a ceramic substrate etc. can be mentioned, for example. The glass substrate may be a glass substrate for liquid crystal displays having a thickness of about 0.05 mm to 3.0 mm.
次に、図3(A)に示すように、準備された基板10上に必要に応じて無機密着膜11を形成する。無機密着膜11は、必須の膜ではなく、後述のバッファ膜12と基板10との密着性がよい場合には設けられていなくてもよい。無機密着膜11を設ける場合、TFTが形成される半導体素子部2とアライメントマーク4が形成されるアライメントマーク部3とには少なくとも形成されている必要があるが、それ以外の領域には形成されていてもいなくてもよく、基板10上の全面に形成してもよい。なお、図3(A)に示す例では、無機密着膜11を全面に形成している。無機密着膜11は、クロム、チタン、アルミニウム、ケイ素、酸化クロム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、及び酸窒化ケイ素の群から選択されるいずれかの材料で形成される。このうち、クロム、チタン、アルミニウム、又はケイ素等からなる金属系の無機密着膜が好ましく用いられる。
Next, as shown in FIG. 3A, an
無機密着膜11の厚さは、膜を構成する材質によってその範囲は若干異なるが、通常1〜200nmの範囲内であることが好ましく、3〜50nmの範囲内であることがより好ましい。なお、クロム、チタン、アルミニウム、又はケイ素からなる金属系の無機密着膜の場合には、3〜10nmの範囲内であることがより好ましく、酸化クロム、酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、窒化ケイ素、又は酸窒化ケイ素からなる化合物系の無機密着膜の場合には、5〜50nmの範囲内であることがより好ましい。
Although the range of the thickness of the
無機密着膜11の形成には、DCスパッタリング法、RFマグネトロンスパッタリング法、プラズマCVD法等の各種の方法で形成することができるが、実際には、膜を構成する材質に応じた好ましい方法が採用される。通常は、DCスパッタリング法やRFマグネトロンスパッタリング法等が好ましく用いられる。
The
次に、図3(B)に示すように、基板10上(基板10上に無機密着膜11が形成されている場合には無機密着膜11上)にバッファ膜12を形成する。バッファ膜12は、例えば基板10として耐熱性がやや劣るプラスチック基板等の基板を用いた場合には、後工程で加わる熱に対する熱緩衝膜として作用したり、例えば後工程で形成した膜が有する応力を緩和させる応力緩衝膜として作用したり、例えば基板10内の不純物がTFTに侵入するのを防ぐバリア膜として作用したりする膜である。バッファ膜12は、TFTが形成される半導体素子部2とアライメントマーク4が形成されるアライメントマーク部3とに好ましく形成される膜であるが、それ以外の領域には形成されていてもいなくてもよく、基板10上の全面に形成されていてもよい。なお、図3(B)に示す例では、バッファ膜12を全面に形成している。このバッファ膜12は、バッファ膜12と基板10との密着性がよい場合には、上記のような無機密着膜11を介することなく基板10上に直接設けられる。
Next, as shown in FIG. 3B, the
バッファ膜12は、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸窒化アルミニウム及び酸窒化ケイ素等の群から選択されるいずれかの材料で形成されることが好ましいが、特に成膜の容易さの観点からは、酸化ケイ素が好ましい。
The
バッファ膜12の厚さは特に限定されず、実際に形成する膜の材質によってその範囲は若干異なるが、その厚さとしては、通常、100nm以上1000nm以下の範囲内であることが好ましく、成膜時間の点からは100nm以上500nm以下の範囲内であることがより好ましい。
The thickness of the
バッファ膜12の形成には、RFマグネトロンスパッタリング法、プラズマCVD法等の各種の方法で形成することができるが、実際には、膜を構成する材質に応じた好ましい方法が採用される。通常はRFマグネトロンスパッタリング法が好ましく用いられる。
The
次に、図3(C)に示すように、バッファ膜12上にノンドープの非晶質シリコン膜21aを形成する。この非晶質シリコン膜21aは、RFマグネトロンスパッタリング法やCVD法等の各種の方法で成膜可能である。例えばRFマグネトロンスパッタリング法で非晶質シリコン膜を成膜する場合には、例えば、成膜温度:室温、成膜圧力:0.2Pa、ガス:アルゴンの成膜条件で例えば厚さ50nmの厚さで成膜できる。なお、CVD法で非晶質シリコン膜を成膜する場合も25℃程度の成膜温度で成膜可能であるが、原料ガスとしてSiH4が使用されるので、成膜後に約400℃の脱水素処理(真空中で1時間程度)が必要となる。なお、上記のバッファ膜12は、この脱水素処理時に加わる熱に対するバッファ膜として作用することが好ましい。
Next, as shown in FIG. 3C, a non-doped
非晶質シリコン膜21a上には酸化ケイ素膜(図示しない)を形成することが好ましい。この酸化ケイ素膜は、例えばRFマグネトロンスパッタリング法で厚さ50〜150nm程度に形成され、後述のレーザー照射、マスクパターンの形成、イオン注入、レーザー活性化等の工程において非晶質シリコン膜21a又は多結晶シリコン膜21pを保護するように作用する。なお、このシリコン膜(図示しない)は、少なくとも後述の多結晶シリコン膜13の欠陥処理工程前に、例えば2%HF溶液を用いたウエットエッチングにより除去される。
A silicon oxide film (not shown) is preferably formed on the
次に、図3(D)に示すように、レーザー照射22を行って非晶質シリコン膜21aを多結晶化して低抵抗の多結晶シリコン膜21pに変化させる。レーザー照射22は、非晶質シリコン膜21aを多結晶化させて多結晶シリコン膜21pにする結晶化手段であり、XeClエキシマレーザー、CW(Continuous Wave)レーザー等の種々のレーザーを用いて行うことができる。例えば、波長308nmのXeClエキシマレーザーを用いて結晶化を行う場合には、一例として、パルス幅:30nsec(FWHM(半値幅):full width at half-maximum)、エネルギー密度:200〜300mJ/cm2、室温の条件下で行うことができる。なお、上記のバッファ膜12は、この工程で加わるレーザー照射時の熱を緩衝させるバッファ膜として作用することが好ましい。
Next, as shown in FIG. 3D,
次に、図3(E)に示すように、多結晶シリコン膜21p上にマスクパターンを形成する。このマスクパターンは、多結晶シリコン膜21pの半導体素子部2に多結晶シリコン半導体膜(ソース側拡散膜13s及びドレイン側拡散膜13d)を形成するためのマスクパターンAと、多結晶シリコン膜21pのアライメントマーク部3にアライメントマーク4を形成するためのマスクパターンBとを挙げることができる。こうしたマスクパターンA,Bは、マスク層23によって形成されるが、そうしたマスク層23は、酸化ケイ素膜等の無機膜をパターニングして形成したり、レジスト膜をパターニングして形成したりすることができ、後述のイオン注入を遮蔽するように作用する。なお、アライメントマーク4を形成するためのマスクパターンBは、例えば図2に示すようなパターンを形成するためのマスクパターンであり、図2中の符号6pの形状でマスク層23が形成され且つ符号6aの形状でマスク層23が形成されていないパターンである。
Next, as shown in FIG. 3E, a mask pattern is formed on the
マスク層23は、厚さ100nm〜300nm程度の酸化ケイ素膜等の無機膜や、厚さ700nm程度のレジスト膜で形成することができる。無機膜は、スパッタリング法等の成膜手段で形成し、その後、フォトリソグラフィでパターニングされる。一方、レジスト膜は、例えば各種のポジ型フォトレジスト等で形成することができる。なお、無機膜をフォトリソグラフィでパターニングする場合にも同様のレジスト膜が用いられ、そうしたレジスト膜はスピンナー等の手段で全面に塗布し、乾燥硬化させて形成される。形成されたレジスト膜は、フォトマスクを介して露光し、所定のレジスト除去剤で現像してパターニングされる。なお、このときのフォトマスクは、上述したマスクパターンA,Bを形成することができるフォトマスクであり、例えばガラス基板上にクロムパターンが形成されたものを用いることができる。
The
次に、図3(E)に示すように、マスクパターンA,B上からイオン注入24を行う。イオン注入24は、例えば、リン(P)を注入電圧:10keV、室温下で、5×1014イオン/cm2〜2×1015イオン/cm2のドーズ量となるように注入される。イオン注入量(ドーズ量)が5×1014イオン/cm2未満では、結晶相の多結晶シリコン膜21pから非晶質相の非晶質シリコン膜21aに変化せず、後述のように十分なコントラストが得られない。一方、2×1015イオン/cm2を上限としたのは、前記の範囲内のイオン注入量(ドーズ量)によって結晶相から非晶質相に十分に変化するので、その上限値を超えてもコントラストに大きな差がないためである。注入元素としては、リンの他、ホウ素、アンチモン、ヒ素等、多結晶シリコン膜にイオン注入できる公知のものを任意に選択して注入してもよい。
Next, as shown in FIG. 3E,
こうしたイオン注入によってマスクパターンA,Bが形成されていない部分(露出部)にイオンが注入されると、多結晶シリコン膜21pは結晶相から非晶質相に変化して非晶質シリコン膜21aになる。一方、マスクパターンA,Bが形成されている部分では、マスクパターンA,B上からイオン注入が行われてもイオンは多結晶シリコン膜21pには到達しないので、その部分の多結晶シリコン膜21pは非晶質に変化しない。なお、多結晶シリコン膜21pが非晶質に変化しないためのマスクパターンA,B(マスク層23)の厚さは、上記イオン注入条件では100nm以上であればよい。
When ions are implanted into a portion (exposed portion) where the mask patterns A and B are not formed by such ion implantation, the
アライメントマーク部3では、イオン注入によって、シリコン膜の少なくとも表面に、多結晶シリコン相(多結晶シリコン膜21p)と非晶質シリコン相(非晶質シリコン膜21a)とからなる異なるシリコン相で図形化されたアライメントマーク4が形成される(図1、図2を参照)。ここで、「少なくとも表面」としたのは、アライメントマーク4のコントラストを認識することができるためには、表面がコントラストの違いを認識できる程度の異なるシリコン相であればよいためであるが、実際には厚さ方向の全てが異なるシリコン相となっていることが好ましい。
In the
次に、図3(F)に示すように、マスクパターンA,B通りに形成された多結晶シリコン膜21p及び非晶質シリコン膜21aをレーザーアニールして活性化させ、イオン注入により非晶質相に変化した非晶質シリコン膜21aを再結晶化させて多結晶シリコン膜21pに変化させる。このとき、半導体素子部2のみを活性化し、非晶質シリコン膜21aを再結晶化させてソース側拡散膜13s及びドレイン側拡散膜13dを形成する。その結果、ソース側拡散膜13sとドレイン側拡散膜13dとの間の多結晶シリコン膜21pは、チャネル膜13cとなる。ここで、レーザーアニールとは、レーザー等のエネルギービーム25を照射して再結晶化する処理であり、必ずしもレーザーを用いるものでなくてもよい。
Next, as shown in FIG. 3F, the
一方、アライメントマーク部3は活性化を行わない。アライメントマーク部3を活性化せず、半導体素子部2のみを活性化させるためには、図3(F)に示すように、アライメントマーク部3を遮蔽した後に半導体素子部2を活性化処理する。その結果、アライメントマーク部3では、異なるシリコン相で図形化されたシリコン膜はそのままの状態で残ることになる。このように、活性化処理する工程の際に、エネルギービーム25を遮蔽する遮蔽板やエネルギービーム25を吸収する吸収板等のマスク部材7を、アライメントマーク部3とエネルギービーム25との間に配置する簡単な方法によって、アライメントマークを形成することができる。
On the other hand, the
活性化処理のためのエネルギービーム25としては、例えば波長308nmのXeClエキシマレーザーを用いることができ、一例として、パルス幅:30nsec(FWHM)、エネルギー密度:150〜250mJ/cm2、室温の条件下で行うことができる。
As the
次に、図3(G)に示すように、マスク層23を除去する。マスク層23を酸化ケイ素で形成した場合には、例えばフッ化水素液等を用いたウエットエッチングで除去することができる。また、マスク層23をレジストで形成した場合には、プラズマアッシング法で除去することができる。なお、図3(C)で示した工程において、非晶質シリコン膜21a上に酸化ケイ素膜(図示しない)を形成した場合には、上記同様、フッ化水素液等を用いたウエットエッチングで除去することができる。
Next, as shown in FIG. 3G, the
プラズマアッシング法は、プラズマ化した酸素ガスとレジストとを反応させ、有機物であるレジストを炭酸ガスや水に分解(灰化)して除去する方法である。このプラズマアッシング法は、プラズマアッシャと呼ばれる市販の装置(図示しない)を用い、例えば、ガス:酸素ガス、ガス流量:60sccm、印加電力:500W、圧力:6.6Pa、処理時間:10分間、の条件で行うことができる。具体的には、チャンバー内を所定の酸素ガス雰囲気とした後、カソード電極板上にTFT作製工程中の基板を載せ、そのカソード電極板と、対向するアノード電極との間にRF発信器で高周波電圧を印加することにより、酸素プラズマを発生させる装置を用いる。 The plasma ashing method is a method in which a plasma oxygen gas reacts with a resist, and the organic resist is decomposed (incinerated) into carbon dioxide gas or water to be removed. This plasma ashing method uses a commercially available apparatus called plasma asher (not shown), for example, gas: oxygen gas, gas flow rate: 60 sccm, applied power: 500 W, pressure: 6.6 Pa, treatment time: 10 minutes. Can be done under conditions. Specifically, after the inside of the chamber is set to a predetermined oxygen gas atmosphere, a substrate in the process of manufacturing the TFT is placed on the cathode electrode plate, and a high frequency signal is generated between the cathode electrode plate and the opposing anode electrode by an RF transmitter. A device that generates oxygen plasma by applying a voltage is used.
次に、図4(H)に示すように、半導体素子部2のシリコン膜とアライメントマーク部3のシリコン膜とをアイランド化する。アイランド化は、シリコン膜をフォトリソグラフィによって行うが、通常、マスクを形成した後にドライエッチングして行われる。このときのエッチングガスとしては、SF6等を用いることができる。なお、アライメントマーク部3のシリコン膜5をアイランド化することによって、異なるシリコン相(多結晶シリコン相6pと非晶質シリコン相6a)で図形化されたシリコン膜からなるアライメントマーク4が表れる。
Next, as shown in FIG. 4H, the silicon film of the
上記のアイランド化を行った後には、通常、多結晶シリコン半導体膜(13s,13c,13d)の欠陥を低減処理するための酸素プラズマによる欠陥処理が施される。酸素プラズマ処理は、一例として、RF100W、1Torr(133Pa)、150℃の条件下で行われ、その後においては、120℃の条件下での乾燥処理が施される。なお、以下の工程は、専ら半導体素子部2の形成工程であり、アライメントマーク部3には関与しない工程であるので、アライメントマーク部3の説明を省くとともに、図4中でもその記載を省略する。
After the above island formation, defect processing by oxygen plasma is usually performed to reduce defects in the polycrystalline silicon semiconductor films (13s, 13c, 13d). For example, the oxygen plasma treatment is performed under conditions of
次に、図4(I)に示すように、ソース側拡散膜13s、チャネル膜13c及びドレイン側拡散膜13dを含む全面にゲート絶縁膜14を形成する。ゲート絶縁膜14の形成方法は、例えばRFマグネトロンスパッタリング装置を用い、8インチのSiO2ターゲットに投入電力:1.0kW(=3W/cm2)、圧力:1.0Pa、ガス:アルゴン+O2(50%)の成膜条件で厚さ約100nmの酸化ケイ素膜を形成する。
Next, as shown in FIG. 4I, a
次に、図4(J)に示すように、ソース側拡散膜13s及びドレイン側拡散膜13d上のゲート絶縁膜14をレジストプロセスを用いて選択的にエッチングすることにより、コンタクトホール26を形成する。例えば、ゲート絶縁膜14上にレジスト等のマスク層を形成した後、フォトマスクを用いたレジストプロセスにより露光・現像してマスク層をパターニングする。そのパターニングにより露出したコンタクトホール形成部のゲート絶縁膜14を、例えば2%HF溶液を用いてウエットエッチングしてコンタクトホール26を形成し、その後、上記同様のレジスト剥離処理やプラズマアッシングによりマスク層を除去する。
Next, as shown in FIG. 4J, the
次に、図4(K)に示すように、高圧水蒸気28による処理を行って多結晶シリコン半導体膜13(13s,13c,13d)のシリコン膜中の欠陥及び界面欠陥をターミネートする。例えば、0.5MPa・150℃程度の高圧水蒸気処理により、シリコン表面のダングリングボンドを終端し、多結晶シリコン半導体膜13とゲート絶縁膜14との界面のリークパスをなくす方法がとられる。
Next, as shown in FIG. 4 (K), treatment with high-
次に、図4(L)に示すように、全面に例えば厚さ50nm以上のアルミニウム(Al)膜等を蒸着した後、ウエットエッチングによりパターニングして、ソース電極15s、ドレイン電極15d及びゲート電極15gを形成する。なお、電極材料は、アルミニウムの他、銅(Cu)、その他の導電性材料であってもよく、スパッタリング等の他の成膜プロセスにより形成してもよい。
Next, as shown in FIG. 4L, an aluminum (Al) film having a thickness of, for example, 50 nm or more is deposited on the entire surface, and then patterned by wet etching to form a
次に、図4(K)に示すように、半導体素子部2とアライメントマーク部3を含む素子全体を覆うように保護膜18を形成する。保護膜18としては、酸化ケイ素膜を好ましく挙げることができる。保護膜18は、例えばRFマグネトロンスパッタリングにより、約20nm程度の厚さで形成することが好ましい。こうして図4(M)に示す一態様の半導体装置1が製造される。
Next, as shown in FIG. 4K, a
なお、図3及び図4に示す工程は、図1に示す半導体装置1の150℃プロセスにおける製造例であるが、本発明の半導体装置1は、図示の工程例に限定されず、種々の変形態様で形成することができる。
3 and 4 are manufacturing examples of the
以上説明したように、図1及び図2に例示した本発明の半導体装置1によれば、基板10上に形成されたアライメントマーク4は、少なくとも表面が異なるシリコン相(多結晶シリコン相6pと非晶質シリコン相6a)で図形化されたシリコン膜で構成されているが、こうした異なる相構造は、アライメントマーク4を形成する部位の多結晶シリコン膜21p上にマスクパターンBを設けた後にイオン注入することにより得ることができるので、基板10上に形成したシリコン膜をドライエッチングしてアライメントマークを形成するという従来のような付加工程を必要としない構造形態を呈している。その結果、本発明の半導体装置1は、歩留まり悪化の一因となるドライエッチング工程を省いて得られることから、歩留まりと精度のよいものとすることができる。
As described above, according to the
アライメントマーク部3に形成した、異なる相(6a,6p)で図形化されたシリコン膜は、十分なコントラスト差を有しているので、アライメントマーク4として好ましく利用できる。このときのコントラスト差は、目視によっても両相(6a,6p)の差を十分に識別可能であるが、反射スペクトルで測定した場合であってもその差は顕著であり、装置計測によっても十分に識別することができる。
A silicon film formed in different phases (6a, 6p) formed on the
反射スペクトルは、分光光度計(島津製作所製、型番:UV−3100PC)等で評価でき、上記した多結晶シリコン相6pと非晶質シリコン相6aとの反射スペクトル差は、図5及び下記の表1で示した実験結果に基づけば、30%以上60%以下の範囲であることが好ましく、39%以上55%以下の範囲であることがより好ましい。反射スペクトル差が30%未満では、アライメントマークとして使用可能なコントラストを得にくくなる。なお、反射スペクトル差の上限は特に限定されず、その値が大きければコントラストも大きくなるので望ましいが、多結晶シリコン相6pと非晶質シリコン相6aとを実際に形成した場合の多くは、可視光域で測定した反射スペクトル差の最大値が60%程度であったため、その上限を60%としている。より好ましい反射スペクトル差の範囲を39%以上55%以下としたのは、本発明ではこうした範囲になる多結晶シリコン相6pと非晶質シリコン相6aとを容易に得ることができるためであるとともに、実験結果ではその範囲でコントラストが十分であったためであり、その結果、この範囲の反射スペクトル差を有するアライメントマーク部3は、結晶シリコン相6pと非晶質シリコン相6aとの十分なコントラストを得ることができ、マスクの位置決め等を正確に行うことができる。
The reflection spectrum can be evaluated with a spectrophotometer (manufactured by Shimadzu Corporation, model number: UV-3100PC), and the difference in reflection spectrum between the
上記の反射スペクトル差の範囲は以下の結果から特定した。図5は、後述の実施例1で得られた多結晶シリコン相の反射スペクトルと非晶質シリコン相の反射スペクトルを示したグラフである。後述の実施例1で得られたアライメントマーク部3において、多結晶シリコン相6pの反射スペクトルと非晶質シリコン相6aの反射スペクトルを分光光度計(島津製作所製、型番:UV−3100PC)で測定した。その結果、図5及び下記の表1に示すように、可視領域の各波長において、反射スペクトル差の絶対値(%)はそれぞれ異なっていた。この結果をもとに、光学フィルターを用いて表1に示す400nm〜800nmの範囲を25nm毎の波長光とし、各々の波長光を照射したときのアライメントマーク部3をカメラで撮影してモニターに表示した。表示されたアライメントマーク部3のコントラストを目視観察したところ、30%以上60%以下の範囲であることが好ましく、39%以上55%以下の範囲であることがより好ましいという結果が得られた。なお、10%〜30%の間であっても、多結晶シリコン相6pと非晶質シリコン相6aとの境界部分を強調する画像処理を行えば、上記のより好ましい範囲(39%以上55%以下)と同程度の識別性を持たせることも可能であった。
The range of the reflection spectrum difference was specified from the following results. FIG. 5 is a graph showing the reflection spectrum of the polycrystalline silicon phase and the reflection spectrum of the amorphous silicon phase obtained in Example 1 described later. In the
具体的には、表1に示すように、反射スペクトル差の絶対値(%)が30%以上となる400nm〜440nmの光を照射したときのアライメントマーク部3は、モニターにコントラストよく表示されたが、反射スペクトル差の絶対値(%)が30%未満となる450nm〜500nmの光を照射したときのアライメントマーク部3は、モニターに十分ではないコントラストで表示された。同様に、反射スペクトル差の絶対値(%)が30%以上となる510nm〜610nmの光を照射したときのアライメントマーク部3は、モニターにコントラストよく表示されたが、反射スペクトル差の絶対値(%)が30%未満となる620nm〜800nmの光を照射したときのアライメントマーク部3は、モニターに十分ではないコントラストで表示された。特にコントラストの良い範囲は、反射スペクトル差の絶対値(%)が39%以上55%以下の範囲であり、この実験では、520nm〜600nmの光を照射したときに得られた。
Specifically, as shown in Table 1, the
なお、反射スペクトル差は絶対値であればよく、多結晶シリコン相6pと非晶質シリコン相6aとのいずれの反射率が高くても低くてもよい。また、この結果は、実施例1で得られたアライメントマーク部3での結果であるので、反射スペクトル差は上記の範囲内であれば波長は特に限定されるものではなく、上記範囲内(30%以上60%以下の範囲が好ましく、39%以上55%以下の範囲がより好ましい)となる波長を照射してモニターに表示し、アライメントを行えばよい。
The reflection spectrum difference may be an absolute value, and the reflectivity of the
また、図3及び図4に例示した本発明の半導体装置1の製造方法では、マスクパターンA,B上からイオン注入して、そのマスクパターンA,Bで覆われていない多結晶シリコン膜の露出部の少なくとも表面を非晶質シリコン相に変化させる工程によって、アライメントマーク部に形成されたシリコン膜の少なくとも表面にアライメントマーク(多結晶シリコン相と非晶質シリコン相とからなる異なるシリコン相で図形化されたマーク)を形成する。したがって、本発明の製造方法によれば、従来のように、基板上に形成したシリコン膜をドライエッチングしてアライメントマークを形成するという付加工程を必要としないので、歩留まり悪化の一因となるドライエッチング工程を有さないことから、歩留まり向上と精度向上をもたらす製造方法とすることができる。
Further, in the method for manufacturing the
また、本発明の製造方法は、アライメントマーク部3をマスク部材7で遮蔽した後に、半導体素子部2をレーザーアニール(エネルギービーム25)で活性化処理するので、異なるシリコン相(6a,6p)で図形化されたシリコン膜はそのままの状態で残ることになる。その結果、活性化処理する工程の際に、レーザーを遮蔽又は吸収するマスク部材7を、アライメントマーク部3とエネルギービーム25との間に配置する簡単な方法によって、アライメントマーク4を形成することができる。こうしたアライメントマーク4によって、多結晶シリコン半導体膜13の次に形成するゲート絶縁膜形成用マスクの位置決めを正確に行うことができ、さらにその後に形成する各種の膜の形成をも正確に行うことができる。
Further, in the manufacturing method of the present invention, after the
以下、実施例と比較例により本発明をさらに詳しく説明する。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples. In addition, this invention is not limited to a following example.
(実施例1)
試料基板10として厚さ0.2mmで50mm×50mmのポリエーテルサルホン(PES)基板を用い、その基板上に、無機密着膜11としてのアルミニウム膜をDCスパッタリング法(成膜圧力0.2Pa、アルゴン雰囲気、投入電力1kW、成膜時間10秒)により、厚さ5nm形成した後、さらにバッファ膜12としての酸化シリコン膜をRFマグネトロンスパッタリング法(成膜圧力0.3Pa(アルゴンガス:酸素ガス=3:1)、投入電力2kW、成膜時間2時間)により厚さ500nmとなるように形成した。次いで、バッファ膜12上に非晶質シリコン膜21aをRFマグネトロンスパッタリング法(成膜温度:室温、成膜圧力:1.0Pa、アルゴン雰囲気)により厚さ50nmとなるように形成した。
Example 1
A polyether sulfone (PES) substrate having a thickness of 0.2 mm and a thickness of 50 mm × 50 mm is used as the
その後、レーザー照射22を行って非晶質シリコン膜21aを多結晶化して低抵抗の多結晶シリコン膜21pに変化させた。レーザー照射22は、波長308nmのXeClエキシマレーザー(パルス幅:30nsec(FWHM)、エネルギー密度:325mJ/cm2)を室温の条件下で行った。次に、多結晶シリコン膜21p上に厚さ100nmの酸化ケイ素膜をマスク層23として形成した後、そのマスク層23をフォトリソグラフィにより所定のパターンにパターニングして図2(A)及び図3(E)に示す形態のマスクパターンA,Bを形成した。次に、そのマスクパターンA,B上から、リン(P)を注入電圧:10keV、室温下で、5×1014イオン/cm2のドーズ量となるようにイオン注入した。
Thereafter,
次に、半導体素子部2のみをレーザーアニールを行って、イオン注入により非晶質相に変化した非晶質シリコン膜21aを再結晶化させて多結晶シリコン膜21pに変化させた。アライメントマーク部3については、エネルギービーム25を遮蔽するマスク部材7をアライメントマーク部3に配置して再結晶化が生じないようにした。このときのエネルギービーム25としては、波長308nmのXeClエキシマレーザー(パルス幅:30nsec(FWHM)、エネルギー密度:225mJ/cm2、室温)を用いた。次に、マスク層23を、2%フッ化水素液で除去した後、半導体素子部2のシリコン膜とアライメントマーク部3のシリコン膜とを、マスクを形成した後にSF6でドライエッチングするフォトリソグラフィによってアイランド化した。次に、多結晶シリコン半導体膜(13s,13c,13d)の欠陥を低減処理するための酸素プラズマによる欠陥処理を、RF100W、1Torr(133Pa)、150℃の条件下で行った。
Next, only the
次に、ソース側拡散膜13s、チャネル膜13c及びドレイン側拡散膜13dを含む全面に厚さ100nmのゲート絶縁膜14を形成した。このゲート絶縁膜14は、RFマグネトロンスパッタリング装置を用い、8インチのSiO2ターゲットに投入電力:1.0kW(=3W/cm2)、圧力:1.0Pa、ガス:アルゴン+O2(50%)の成膜条件で形成した。次に、そのゲート絶縁膜14をレジストプロセスを用いて選択的にエッチングし、コンタクトホール26を形成し、その後、0.5MPa・150℃の高圧水蒸気処理を行った。次に、全面に厚さ50nm以上のアルミニウム(Al)膜を蒸着した後、ウエットエッチングによりパターニングして、ソース電極15s、ドレイン電極15d及びゲート電極15gを形成し、その後、半導体素子部2とアライメントマーク部3を含む素子全体を覆うように、厚さ20nmの酸化ケイ素膜を保護膜18として形成した。
Next, a
こうして実施例1の半導体装置1を作製した。得られた半導体装置1のアライメントマーク部3には、イオン注入によってシリコン膜に多結晶シリコン相(多結晶シリコン膜21p)と非晶質シリコン相(非晶質シリコン膜21a)とからなる異なるシリコン相で図形化された、図2(A)に示す態様のアライメントマーク4が形成された。このアライメントマーク4は、目視により観察したところ、多結晶シリコン相6pと非晶質シリコン相6aとの境界が明確にわかる程度のコントラストで形成されていた。また、そのアライメントマーク4の反射スペクトルを分光光度計(島津製作所製、型番:UV−3100PC)で測定したところ、図5に示すように、波長550nmにおいて、多結晶シリコン相の反射スペクトルは64.7%であり、非晶質シリコン相の反射スペクトルは13.4%であり、その反射スペクトル差は、51.3%であった。
Thus, the
1 半導体装置
2 半導体素子部
3 アライメントマーク部
4 アライメントマーク
5 シリコン膜
6a 非晶質シリコン相
6p 多結晶シリコン相
7 マスク部材
10 基板
11 無機密着膜
12 バッファ膜
13 多結晶シリコン半導体膜
13s ソース側拡散膜
13c チャネル膜
13d ドレイン側拡散膜
14 ゲート絶縁膜
15s ソース電極
15g ゲート電極
15d ドレイン電極
18 保護膜
21a 非晶質シリコン膜
21p 多結晶シリコン膜
22 レーザー照射
23 マスク層
24 イオン注入
25 エネルギービーム
26 コンタクトホール
28 高圧水蒸気
A,B マスクパターン
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記基板上に非晶質シリコン膜を形成する工程と、
前記非晶質シリコン膜を多結晶化して多結晶シリコン膜を形成する工程と、
前記多結晶シリコン膜の半導体素子部に前記多結晶シリコン半導体膜を形成するためのマスクパターンAを形成するとともに、前記多結晶シリコン膜のアライメントマーク部に前記アライメントマークを形成するためのマスクパターンBを形成する工程と、
前記マスクパターンA,B上からイオン注入して、該マスクパターンA,Bで覆われていない多結晶シリコン膜の露出部の少なくとも表面を非晶質シリコン相に変化させる工程と、
前記半導体素子部のみを活性化して該半導体素子部に多結晶シリコン半導体膜を形成する工程と、
前記マスクパターンA,Bを除去する工程と、を有し、
前記非晶質シリコン相に変化させる工程により、前記アライメントマーク部に形成されたシリコン膜の少なくとも表面に、多結晶シリコン相と非晶質シリコン相とからなる異なるシリコン相で図形化されたアライメントマークを形成することを特徴とする半導体装置の製造方法。 A method of manufacturing a semiconductor device, wherein at least a semiconductor element portion having a polycrystalline silicon semiconductor film and an alignment mark portion having an alignment mark are formed on a substrate,
Forming an amorphous silicon film on the substrate;
Polycrystallizing the amorphous silicon film to form a polycrystalline silicon film;
A mask pattern A for forming the polycrystalline silicon semiconductor film is formed in the semiconductor element portion of the polycrystalline silicon film, and a mask pattern B for forming the alignment mark in the alignment mark portion of the polycrystalline silicon film. Forming a step;
Ion implantation from above the mask patterns A and B to change at least the surface of the exposed portion of the polycrystalline silicon film not covered with the mask patterns A and B into an amorphous silicon phase;
Activating only the semiconductor element portion to form a polycrystalline silicon semiconductor film on the semiconductor element portion;
Removing the mask patterns A and B,
Alignment marks formed with different silicon phases comprising a polycrystalline silicon phase and an amorphous silicon phase on at least the surface of the silicon film formed in the alignment mark portion by the step of changing to the amorphous silicon phase Forming a semiconductor device.
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