JP2010278095A - Method of manufacturing thin film transistor substrate, and intermediate structure for forming thin film transistor substrate - Google Patents

Method of manufacturing thin film transistor substrate, and intermediate structure for forming thin film transistor substrate Download PDF

Info

Publication number
JP2010278095A
JP2010278095A JP2009127172A JP2009127172A JP2010278095A JP 2010278095 A JP2010278095 A JP 2010278095A JP 2009127172 A JP2009127172 A JP 2009127172A JP 2009127172 A JP2009127172 A JP 2009127172A JP 2010278095 A JP2010278095 A JP 2010278095A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
film
silicon film
amorphous silicon
forming
transistor substrate
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.)
Withdrawn
Application number
JP2009127172A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuki Naito
安紀 内藤
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.)
Dai Nippon Printing Co Ltd
Original Assignee
Dai Nippon Printing 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 Dai Nippon Printing Co Ltd filed Critical Dai Nippon Printing Co Ltd
Priority to JP2009127172A priority Critical patent/JP2010278095A/en
Publication of JP2010278095A publication Critical patent/JP2010278095A/en
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a thin film transistor substrate, along with an intermediate structure for forming a thin film transistor substrate, capable of preventing bad effect on polycrystallization by a natural oxide film formed on an amorphous silicon film when changing the amorphous silicon film into polycrystal silicon film by laser radiation. <P>SOLUTION: The manufacturing method at least includes an amorphous silicon film formation step for forming an amorphous silicon film 21a on a substrate 10, an oxidizing protective film formation step for forming an oxidizing protective film 30 on the amorphous silicon film 21a, and a polycrystal silicon film formation step in which laser 22 is irradiated from above the oxidizing protective film 30 to change the amorphous silicon film 21a into a polycrystal silicon film 21p. In this method, the amorphous silicon film formation step and the oxidizing protective film formation step are continuously performed in a chamber which is used for the amorphous silicon film formation step. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

本発明は、薄膜トランジスタ基板の製造方法及び薄膜トランジスタ基板形成用中間構造物に関し、更に詳しくは、非晶質シリコン膜をレーザー照射により多結晶シリコン膜に変化させる際に、非晶質シリコン膜上に形成された自然酸化膜が多結晶化に及ぼす悪影響(例えば白濁化等)を防ぐことができる薄膜トランジスタ基板の製造方法及び薄膜トランジスタ基板形成用中間構造物に関する。   The present invention relates to a method of manufacturing a thin film transistor substrate and an intermediate structure for forming a thin film transistor substrate, and more particularly, formed on an amorphous silicon film when the amorphous silicon film is changed to a polycrystalline silicon film by laser irradiation. The present invention relates to a method for manufacturing a thin film transistor substrate and an intermediate structure for forming a thin film transistor substrate, which can prevent an adverse effect (for example, white turbidity) on the polycrystallization of the natural oxide film.

薄膜トランジスタやフォトダイオード等の半導体素子の材料としては、今日、シリコンが最も多用されている。例えば、多くの大規模集積回路では単結晶シリコン基板を利用した半導体素子が形成されており、アクティブマトリックス駆動型の表示パネル等では、ガラスや合成樹脂等からなる絶縁性基板上に設けられた非晶質シリコン膜又は多結晶シリコン膜を利用した半導体素子が形成されている。   As a material for semiconductor elements such as thin film transistors and photodiodes, silicon is most frequently used today. For example, in many large-scale integrated circuits, a semiconductor element using a single crystal silicon substrate is formed, and in an active matrix drive type display panel or the like, a non-crystalline substrate provided on an insulating substrate made of glass or synthetic resin is used. A semiconductor element using a crystalline silicon film or a polycrystalline silicon film is formed.

高性能の半導体素子を形成するためには単結晶シリコンを利用することが好ましいが、耐熱性の低い絶縁性基板上に単結晶シリコン膜を形成することは困難であるので、このような絶縁性基板上に高性能の半導体素子を形成しようとする場合には、多結晶シリコン膜が利用される。   In order to form a high-performance semiconductor element, it is preferable to use single crystal silicon, but it is difficult to form a single crystal silicon film on an insulating substrate with low heat resistance. In order to form a high-performance semiconductor element on a substrate, a polycrystalline silicon film is used.

絶縁性基板上に高品質の多結晶シリコン膜を形成する方法としては、減圧化学的気相蒸着法(LPCVD)、プラズマCVD(PECVD)法、スパッタリング法等によって先ず非晶質シリコン膜を成膜し、この非晶質シリコン膜に熱アニール又はレーザーアニールを施して多結晶化するという方法が知られている。特に、絶縁性基板の耐熱温度が550℃程度より低い場合は、絶縁性基板上にPECVD法又はスパッタリング法によって非晶質シリコン膜を成膜し、この非晶質シリコン膜にレーザーアニールを施して多結晶化する方法が採用されている。   As a method for forming a high-quality polycrystalline silicon film on an insulating substrate, an amorphous silicon film is first formed by low pressure chemical vapor deposition (LPCVD), plasma CVD (PECVD), sputtering, or the like. A method of polycrystallizing the amorphous silicon film by thermal annealing or laser annealing is known. In particular, when the heat resistance temperature of the insulating substrate is lower than about 550 ° C., an amorphous silicon film is formed on the insulating substrate by PECVD or sputtering, and laser annealing is performed on the amorphous silicon film. A method of polycrystallization is employed.

非晶質シリコン膜を400℃未満の成膜温度のPECVD法で成膜した場合、比較的多量の水素を含有する水素化非晶質シリコン膜が得られる。得られた非晶質シリコン膜は、水素によってダングリングボンドが終端されているので化学的に安定で酸化しにくいという点では好ましい。こうした非晶質シリコン膜にレーザーアニールを施すと、レーザーアニール時に水素が放出して膜表面が荒れるため、膜中の水素を放出させる脱水素処理(例えば、非酸化性雰囲気下で400℃〜500℃程度の熱アニールによる脱水素処理等)が予め行われている。しかし、水素を放出した後の非晶質シリコン膜はダングリングボンドが終端されていないため化学的活性が高く、酸化し易いという問題がある。   When the amorphous silicon film is formed by PECVD at a film formation temperature of less than 400 ° C., a hydrogenated amorphous silicon film containing a relatively large amount of hydrogen is obtained. The obtained amorphous silicon film is preferable in terms of being chemically stable and difficult to oxidize because dangling bonds are terminated by hydrogen. When laser annealing is performed on such an amorphous silicon film, hydrogen is released at the time of laser annealing to roughen the film surface. Therefore, dehydrogenation treatment for releasing hydrogen in the film (for example, 400 ° C. to 500 ° C. in a non-oxidizing atmosphere). Dehydrogenation treatment by thermal annealing at about 0 ° C. is performed in advance. However, since the amorphous silicon film after releasing hydrogen has no dangling bonds terminated, there is a problem that it has high chemical activity and is easily oxidized.

一方、スパッタリング法で成膜した非晶質シリコン膜は、200℃以下の低温で成膜しても水素等が含有していない膜であり、脱水素処理が必要ないという点では好ましい。しかし、得られた非晶質シリコン膜は、ダングリングボンドが終端されていない化学的に活性な膜であり、上記同様、酸化し易いという問題がある。   On the other hand, an amorphous silicon film formed by a sputtering method is a film that does not contain hydrogen or the like even when formed at a low temperature of 200 ° C. or lower, and is preferable in that dehydrogenation treatment is not necessary. However, the obtained amorphous silicon film is a chemically active film in which dangling bonds are not terminated, and there is a problem that it is easily oxidized as described above.

化学的に活性の高い非晶質シリコン膜(ダングリングボンドが終端されていない非晶質シリコン膜)を多結晶化するにあたっては、この非晶質シリコン膜を結晶化装置(アニール装置)内まで搬送する過程で酸化が進行しないように、例えば、非晶質シリコン膜の成膜装置又は脱水素処理装置と、結晶化装置(アニール装置)とを真空ラインで結ぶ等の方策がとられている(例えば、特許文献1を参照)。   When polycrystallizing a chemically active amorphous silicon film (amorphous silicon film in which dangling bonds are not terminated), the amorphous silicon film is brought into the crystallization apparatus (annealing apparatus). In order to prevent the oxidation from proceeding in the process of transport, for example, measures are taken such as connecting a film forming apparatus or dehydrogenation processing apparatus for an amorphous silicon film and a crystallization apparatus (annealing apparatus) with a vacuum line. (For example, see Patent Document 1).

特開2005−64453号公報JP-A-2005-64453

しかしながら、非晶質シリコン膜の成膜装置又は脱水素処理装置と結晶化装置(アニール装置)とを真空ラインで結ぶためには多大の投資が必要であり、生産コストの上昇に繋がるという問題がある。そのため、低コスト化を実現できる生産性の高い方法が望まれている。   However, in order to connect the amorphous silicon film forming apparatus or dehydrogenation processing apparatus and the crystallization apparatus (annealing apparatus) with a vacuum line, a great investment is required, which leads to an increase in production cost. is there. Therefore, a highly productive method that can realize cost reduction is desired.

一方、非晶質シリコン膜の成膜装置又は脱水素処理装置と結晶化装置(アニール装置)とを真空ラインで結ばない場合においては、PECVD法で成膜した非晶質シリコン膜を脱水素処理した後の膜や、スパッタリング法で成膜した非晶質シリコン膜は、上記のように化学的活性が高いので、結晶化装置に移動する際に大気などの酸素雰囲気に晒されることで、非晶質膜であるシリコン膜の膜中に酸素が容易に進入し、シリコン膜中で部分的な自然酸化が容易に生じる。そして、その自然酸化が生じた非晶質シリコン膜に対してレーザーアニールを施すと、非晶質シリコン膜に酸化シリコンの凝集による白濁が生じ、所望の多結晶化を実現することができないことがある。なお、部分的な酸化とは、膜中に酸素が含まれている状態、およびその酸素がシリコンのダングリングボンドと結合している状態であり、化学量論組成では、SiOでなく、SiO(xは2未満)になっている状態である。 On the other hand, when the amorphous silicon film forming apparatus or dehydrogenation processing apparatus and the crystallization apparatus (annealing apparatus) are not connected by a vacuum line, the amorphous silicon film formed by PECVD is dehydrogenated. Since the film and the amorphous silicon film formed by the sputtering method have high chemical activity as described above, they are exposed to an oxygen atmosphere such as the atmosphere when moving to the crystallization apparatus. Oxygen easily enters the silicon film, which is a crystalline film, and partial natural oxidation easily occurs in the silicon film. When laser annealing is performed on the amorphous silicon film that has undergone natural oxidation, the amorphous silicon film may become clouded due to aggregation of silicon oxide, and the desired polycrystallization cannot be realized. is there. The partial oxidation is a state in which oxygen is contained in the film and a state in which the oxygen is bonded to a dangling bond of silicon. In the stoichiometric composition, SiO 2 is not SiO 2. x (x is less than 2) is a state that is a.

本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、非晶質シリコン膜をレーザー照射により多結晶シリコン膜に変化させる際に、非晶質シリコン膜中で酸化シリコンの凝集を生じてシリコン膜の多結晶化に及ぼす悪影響を防ぐようにした薄膜トランジスタ基板の製造方法、及び薄膜トランジスタ基板形成用中間構造物を提供することにある。   The present invention has been made in order to solve the above-mentioned problems, and the object of the present invention is to convert silicon oxide in an amorphous silicon film when the amorphous silicon film is changed to a polycrystalline silicon film by laser irradiation. An object of the present invention is to provide a method for manufacturing a thin film transistor substrate and an intermediate structure for forming a thin film transistor substrate, in which aggregation is prevented and an adverse effect on polycrystallization of a silicon film is prevented.

上記課題を解決するための本発明の第1の観点に係る薄膜トランジスタ基板の製造方法は、基板上に非晶質シリコン膜を形成する非晶質シリコン膜形成工程と、前記非晶質シリコン膜上に酸化保護膜を形成する酸化保護膜形成工程と、前記酸化保護膜上からレーザーを照射して前記非晶質シリコン膜を多結晶シリコン膜に変化させる多結晶シリコン膜形成工程と、を少なくとも有し、前記非晶質シリコン膜形成工程と前記酸化保護膜形成工程とを、該非晶質シリコン膜形成工程で使用するチャンバー内で連続して行うことを特徴とする。   A method of manufacturing a thin film transistor substrate according to a first aspect of the present invention for solving the above-described problems includes an amorphous silicon film forming step of forming an amorphous silicon film on the substrate, and the amorphous silicon film on the amorphous silicon film. An oxidation protection film forming step of forming an oxidation protection film on the substrate, and a polycrystalline silicon film formation step of changing the amorphous silicon film into a polycrystalline silicon film by irradiating a laser beam on the oxidation protection film. The amorphous silicon film forming step and the oxidation protective film forming step are continuously performed in a chamber used in the amorphous silicon film forming step.

この発明によれば、非晶質シリコン膜形成工程と酸化保護膜形成工程とを、非晶質シリコン膜形成工程で使用するチャンバー内で連続して行うので、仮にその非晶質シリコン膜が化学的活性の高い未終端非晶質シリコン膜であっても、その非晶質シリコン膜中に部分的な酸化が生じない。その結果、レーザー照射による多結晶シリコン膜形成工程を大気雰囲気下で行うことが可能になると共に、多結晶化のために非晶質シリコン膜上から照射したレーザー光には多結晶化を不安定にさせる反射が起きないので、非晶質シリコン膜に所定の熱エネルギーを正確に与えることができ、所望の多結晶化を実現することができる。さらに、非晶質シリコン膜中に部分的な酸化が生じないので、レーザーアニールを施した場合であっても、形成される多結晶シリコン膜に白濁が生じない。その結果、レーザーアニールによる所望の多結晶化を実現することができる。   According to the present invention, the amorphous silicon film forming step and the oxidation protective film forming step are continuously performed in the chamber used in the amorphous silicon film forming step. Even in an unterminated amorphous silicon film having high activity, partial oxidation does not occur in the amorphous silicon film. As a result, the polycrystalline silicon film formation process by laser irradiation can be performed in the atmosphere, and the polycrystallization is unstable due to the laser light irradiated from the amorphous silicon film for polycrystallization. Therefore, the predetermined thermal energy can be accurately given to the amorphous silicon film, and desired polycrystallization can be realized. Further, since partial oxidation does not occur in the amorphous silicon film, even when laser annealing is performed, white turbidity does not occur in the formed polycrystalline silicon film. As a result, desired polycrystallization can be realized by laser annealing.

また、この発明によれば、非晶質シリコン膜上に酸化保護膜を形成したので、酸化保護膜を形成した後の中間構造物が大気雰囲気に曝された場合であっても、非晶質シリコン膜中に部分的な酸化が生じない。その結果、レーザー照射による多結晶シリコン膜形成工程を大気雰囲気下で行うことが可能になり、非晶質シリコン膜の成膜装置と結晶化装置(アニール装置)とを真空ラインで結ぶことが不要となるので、多大の投資が不要となり、低コストで多結晶シリコン膜を製造することができる。   Further, according to the present invention, since the oxidation protective film is formed on the amorphous silicon film, even if the intermediate structure after the formation of the oxidation protective film is exposed to the air atmosphere, it is amorphous. Partial oxidation does not occur in the silicon film. As a result, it becomes possible to perform the polycrystalline silicon film formation process by laser irradiation in the air atmosphere, and it is not necessary to connect the amorphous silicon film forming apparatus and the crystallization apparatus (annealing apparatus) with a vacuum line. Therefore, a great investment is not required, and a polycrystalline silicon film can be manufactured at a low cost.

上記第1の観点に係る薄膜トランジスタ基板の製造方法において、前記非晶質シリコン膜をスパッタリング法又は400℃以上の成膜温度で行う減圧若しくはプラズマCVD法で形成することが好ましい。   In the method for manufacturing a thin film transistor substrate according to the first aspect, the amorphous silicon film is preferably formed by a sputtering method or a reduced pressure or plasma CVD method performed at a film forming temperature of 400 ° C. or higher.

この発明によれば、非晶質シリコン膜をスパッタリング法又は400℃以上の成膜温度で行う減圧若しくはプラズマCVD法で形成するので、非晶質シリコン膜は水素の含有量が少ない化学的活性の高い未終端非晶質シリコン膜となる。本発明では、非晶質シリコン膜形成工程と酸化保護膜形成工程とを、非晶質シリコン膜形成工程で使用するチャンバー内で連続して行うので、非晶質シリコン膜形成工程後の高活性な未終端非晶質シリコン膜であっても、その膜中に部分的な酸化を生じさせない。   According to the present invention, since the amorphous silicon film is formed by a sputtering method or a reduced pressure or plasma CVD method performed at a film forming temperature of 400 ° C. or higher, the amorphous silicon film has a chemical activity with a low hydrogen content. A high unterminated amorphous silicon film is obtained. In the present invention, since the amorphous silicon film forming step and the oxidation protective film forming step are continuously performed in the chamber used in the amorphous silicon film forming step, high activity after the amorphous silicon film forming step is achieved. Even an unterminated amorphous silicon film does not cause partial oxidation in the film.

上記第1の観点に係る薄膜トランジスタ基板の製造方法において、前記基板が樹脂基板であり、前記非晶質シリコン膜及び前記酸化保護層をスパッタリング法で形成することが好ましい。   In the method for manufacturing a thin film transistor substrate according to the first aspect, it is preferable that the substrate is a resin substrate, and the amorphous silicon film and the oxidation protective layer are formed by a sputtering method.

この発明によれば、非晶質シリコン膜と酸化保護層を低温成膜できるスパッタリング法で形成するので、樹脂基板を適用した場合であっても、非晶質シリコン膜形成工程後の高活性な未終端非晶質シリコン膜中に部分的な酸化を生じさせない。   According to the present invention, since the amorphous silicon film and the oxidation protection layer are formed by a sputtering method capable of forming a film at a low temperature, even when a resin substrate is applied, a high activity after the amorphous silicon film forming step is achieved. Partial oxidation is not caused in the unterminated amorphous silicon film.

上記課題を解決するための本発明の第2の観点に係る薄膜トランジスタ基板の製造方法は、基板上に非晶質シリコン膜を減圧若しくはプラズマCVD法で形成する非晶質シリコン膜形成工程と、前記非晶質シリコン膜を400℃以上に加熱して非晶質シリコン膜の水素含有量を減少させる脱水素工程と、前記非晶質シリコン膜上に酸化保護膜を形成する酸化保護膜形成工程と、前記酸化保護膜上からレーザーを照射して前記非晶質シリコン膜を多結晶シリコン膜に変化させる多結晶シリコン膜形成工程と、を少なくとも有し、前記非晶質シリコン膜脱水素工程と前記酸化保護膜形成工程とを、該非晶質シリコン膜脱水素工程で使用するチャンバー内で連続して行うことを特徴とする。   A method of manufacturing a thin film transistor substrate according to a second aspect of the present invention for solving the above-described problems includes an amorphous silicon film forming step of forming an amorphous silicon film on a substrate by reduced pressure or plasma CVD, A dehydrogenation step of heating the amorphous silicon film to 400 ° C. or more to reduce the hydrogen content of the amorphous silicon film, and an oxidation protection film forming step of forming an oxidation protection film on the amorphous silicon film; And a polycrystalline silicon film forming step of changing the amorphous silicon film into a polycrystalline silicon film by irradiating a laser beam on the oxidation protection film, and the amorphous silicon film dehydrogenation step and The oxidation protective film formation step is continuously performed in a chamber used in the amorphous silicon film dehydrogenation step.

比較的多量の水素を含有する化学的に安定な水素化非晶質シリコン膜を脱水素処理することにより活性な非晶質シリコン膜が得られるが、この発明によれば、非晶質シリコン膜脱水素工程と酸化保護膜形成工程とを、非晶質シリコン膜脱水素工程で使用するチャンバー内で連続して行うので、活性な非晶質シリコン膜は大気等に晒されるのを防ぐことができ、その非晶質シリコン膜中に部分的な酸化が生じない。その結果、レーザー照射による多結晶シリコン膜形成工程を大気雰囲気下で行うことが可能になると共に、多結晶化のために非晶質シリコン膜上から照射したレーザー光には多結晶化を不安定にさせる反射が起きないので、非晶質シリコン膜に所定の熱エネルギーを正確に与えることができ、所望の多結晶化を実現することができる。さらに、非晶質シリコン膜中に部分的な酸化が生じないので、レーザーアニールを施した場合であっても、形成される多結晶シリコン膜に白濁が生じない。その結果、レーザーアニールによる所望の多結晶化を実現することができる。   An active amorphous silicon film is obtained by dehydrogenating a chemically stable hydrogenated amorphous silicon film containing a relatively large amount of hydrogen. According to the present invention, an amorphous silicon film is obtained. Since the dehydrogenation process and the oxidation protection film formation process are continuously performed in the chamber used in the amorphous silicon film dehydrogenation process, the active amorphous silicon film can be prevented from being exposed to the atmosphere. In other words, partial oxidation does not occur in the amorphous silicon film. As a result, the polycrystalline silicon film formation process by laser irradiation can be performed in the atmosphere, and the polycrystallization is unstable due to the laser light irradiated from the amorphous silicon film for polycrystallization. Therefore, the predetermined thermal energy can be accurately given to the amorphous silicon film, and desired polycrystallization can be realized. Further, since partial oxidation does not occur in the amorphous silicon film, even when laser annealing is performed, white turbidity does not occur in the formed polycrystalline silicon film. As a result, desired polycrystallization can be realized by laser annealing.

また、この発明によれば、非晶質シリコン膜の脱水素処理装置と結晶化装置(アニール装置)とを真空ラインで結ぶことが不要となるので、多大の投資が不要となり、低コストで多結晶シリコン膜を製造することができる。   Further, according to the present invention, it is not necessary to connect the dehydrogenation processing apparatus for the amorphous silicon film and the crystallization apparatus (annealing apparatus) with a vacuum line, so that a great investment is not required, and the cost is low. A crystalline silicon film can be manufactured.

本発明の第2の観点に係る薄膜トランジスタ基板の製造方法において、前記酸化保護膜をスパッタリング法で形成することが好ましい。   In the method for manufacturing a thin film transistor substrate according to the second aspect of the present invention, the oxidation protective film is preferably formed by a sputtering method.

この発明によれば、酸化保護膜をスパッタリング法で形成するので、減圧若しくはプラズマCVD法で形成した膜に脱水素処理を行った後の化学的活性の高い非晶質シリコン膜であっても、その脱水化処理工程で使用するチャンバー内で連続して酸化保護膜を形成することができる。その結果、非晶質シリコン膜中に部分的な酸化が生じにくく、レーザー照射による多結晶シリコン膜形成工程を大気雰囲気下で行うことが可能になる。   According to this invention, since the oxide protective film is formed by the sputtering method, even if it is an amorphous silicon film having a high chemical activity after the dehydrogenation treatment is performed on the film formed by the reduced pressure or plasma CVD method, An oxidation protective film can be formed continuously in the chamber used in the dehydration process. As a result, partial oxidation is unlikely to occur in the amorphous silicon film, and the polycrystalline silicon film forming step by laser irradiation can be performed in an air atmosphere.

上記課題を解決するための本発明の薄膜トランジスタ基板形成用中間構造物は、基材と、該基材上に形成された非晶質シリコン膜と、該非晶質シリコン膜上に形成された酸化保護膜とを少なくとも有することに特徴を有する。   An intermediate structure for forming a thin film transistor substrate according to the present invention for solving the above problems includes a base material, an amorphous silicon film formed on the base material, and an oxidation protection formed on the amorphous silicon film. And at least a film.

この発明によれば、非晶質シリコン膜上に酸化保護膜が形成されているので、酸化保護膜が形成された後の中間構造物が大気雰囲気に曝された場合であっても、非晶質シリコン膜中に部分的な酸化が生じない。その結果、その後に行われるレーザー照射による多結晶シリコン膜形成工程を大気雰囲気下で行うことが可能になると共に、多結晶化のために非晶質シリコン膜上から照射されたレーザー光には多結晶化を不安定にさせる反射が起きないので、非晶質シリコン膜に所定の熱エネルギーを正確に与えることができ、所望の多結晶化を実現することができる。さらに、非晶質シリコン膜中に部分的な酸化が生じないので、レーザーアニールを施した場合であっても、形成される多結晶シリコン膜に白濁が生じない。その結果、レーザーアニールによる所望の多結晶化を実現することができる。   According to the present invention, since the oxide protective film is formed on the amorphous silicon film, even if the intermediate structure after the formation of the oxide protective film is exposed to the air atmosphere, it is amorphous. Partial oxidation does not occur in the porous silicon film. As a result, the subsequent polycrystalline silicon film formation process by laser irradiation can be performed in the air atmosphere, and the laser light irradiated from the amorphous silicon film for polycrystallization is large. Since reflection that makes crystallization unstable does not occur, predetermined thermal energy can be accurately given to the amorphous silicon film, and desired polycrystallization can be realized. Further, since partial oxidation does not occur in the amorphous silicon film, even when laser annealing is performed, white turbidity does not occur in the formed polycrystalline silicon film. As a result, desired polycrystallization can be realized by laser annealing.

本発明の薄膜トランジスタ基板形成用中間構造物において、前記酸化保護膜が酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜又は酸化アルミニウム膜であることが好ましい。   In the intermediate structure for forming a thin film transistor substrate of the present invention, the oxidation protective film is preferably a silicon oxide film, a silicon nitride film, or an aluminum oxide film.

本発明の薄膜トランジスタ基板形成用中間構造物において、前記非晶質シリコン膜がスパッタリング法又は400℃以上の成膜温度で行う減圧若しくはプラズマCVD法により形成された未終端非晶質シリコン膜であることが好ましい。   In the intermediate structure for forming a thin film transistor substrate of the present invention, the amorphous silicon film is an unterminated amorphous silicon film formed by a sputtering method or a reduced pressure or plasma CVD method performed at a film forming temperature of 400 ° C. or higher. Is preferred.

本発明の薄膜トランジスタ基板形成用中間構造物において、前記基板が樹脂基板であり、前記非晶質シリコン膜及び前記酸化保護層がスパッタリング法により形成された膜であることが好ましい。   In the intermediate structure for forming a thin film transistor substrate of the present invention, it is preferable that the substrate is a resin substrate, and the amorphous silicon film and the oxidation protective layer are films formed by a sputtering method.

本発明の第1の観点に係る薄膜トランジスタ基板の製造方法によれば、仮にその非晶質シリコン膜が化学的活性の高い未終端非晶質シリコン膜であっても、その非晶質シリコン膜中に部分的な酸化が生じないので、レーザー照射による多結晶シリコン膜形成工程を大気雰囲気下で行うことが可能になると共に、多結晶化のために非晶質シリコン膜上から照射したレーザー光には多結晶化を不安定にさせる反射が起きない。その結果、非晶質シリコン膜に所定の熱エネルギーを正確に与えることができ、所望の多結晶化を実現することができる。さらに、レーザーアニールを施した場合であっても、形成される多結晶シリコン膜に白濁が生じないので、レーザーアニールによる所望の多結晶化を実現することができる。また、この発明によれば、酸化保護膜を形成した後の中間構造物が大気雰囲気に曝された場合であっても、非晶質シリコン膜中に部分的な酸化が生じないので、レーザー照射による多結晶シリコン膜形成工程を大気雰囲気下で行うことが可能になり、非晶質シリコン膜の成膜装置と結晶化装置(アニール装置)とを真空ラインで結ぶことが不要となる。その結果、多大の投資が不要となり、低コストで多結晶シリコン膜を製造することができる。   According to the method of manufacturing a thin film transistor substrate according to the first aspect of the present invention, even if the amorphous silicon film is an unterminated amorphous silicon film having high chemical activity, As a result, there is no partial oxidation, so that the polycrystalline silicon film formation process by laser irradiation can be performed in the atmosphere, and the laser light irradiated from the amorphous silicon film for polycrystallization is applied. Does not cause reflections that make polycrystallization unstable. As a result, predetermined thermal energy can be accurately given to the amorphous silicon film, and desired polycrystallization can be realized. Further, even when laser annealing is performed, white turbidity does not occur in the formed polycrystalline silicon film, so that desired polycrystallization by laser annealing can be realized. Further, according to the present invention, even when the intermediate structure after forming the oxidation protection film is exposed to the air atmosphere, partial oxidation does not occur in the amorphous silicon film. The polycrystalline silicon film forming step can be performed in an air atmosphere, and it is not necessary to connect the amorphous silicon film forming apparatus and the crystallization apparatus (annealing apparatus) with a vacuum line. As a result, a great investment is not required, and a polycrystalline silicon film can be manufactured at a low cost.

本発明の第2の観点に係る薄膜トランジスタ基板の製造方法によれば、活性な非晶質シリコン膜は大気等に晒されるのを防ぐことができ、その非晶質シリコン膜中に部分的な酸化が生じないので、レーザー照射による多結晶シリコン膜形成工程を大気雰囲気下で行うことが可能になると共に、多結晶化のために非晶質シリコン膜上から照射したレーザー光には多結晶化を不安定にさせる反射が起きない。その結果、非晶質シリコン膜に所定の熱エネルギーを正確に与えることができ、所望の多結晶化を実現することができる。さらに、レーザーアニールを施した場合であっても、形成される多結晶シリコン膜に白濁が生じないので、レーザーアニールによる所望の多結晶化を実現することができる。また、この発明によれば、非晶質シリコン膜の脱水素処理装置と結晶化装置(アニール装置)とを真空ラインで結ぶことが不要となるので、多大の投資が不要となり、低コストで多結晶シリコン膜を製造することができる。   According to the method of manufacturing a thin film transistor substrate according to the second aspect of the present invention, the active amorphous silicon film can be prevented from being exposed to the atmosphere or the like, and a partial oxidation is caused in the amorphous silicon film. Therefore, the polycrystalline silicon film formation process by laser irradiation can be performed in the atmosphere, and the laser light irradiated from above the amorphous silicon film is polycrystallized for polycrystallization. There is no reflection that makes it unstable. As a result, predetermined thermal energy can be accurately given to the amorphous silicon film, and desired polycrystallization can be realized. Further, even when laser annealing is performed, white turbidity does not occur in the formed polycrystalline silicon film, so that desired polycrystallization by laser annealing can be realized. Further, according to the present invention, it is not necessary to connect the dehydrogenation processing apparatus for the amorphous silicon film and the crystallization apparatus (annealing apparatus) with a vacuum line, so that a great investment is not required, and the cost is low. A crystalline silicon film can be manufactured.

また、本発明の薄膜トランジスタ基板形成用中間構造物によれば、酸化保護膜が形成された後の中間構造物が大気雰囲気に曝された場合であっても、非晶質シリコン膜中に部分的な酸化が生じないので、その後に行われるレーザー照射による多結晶シリコン膜形成工程を大気雰囲気下で行うことが可能になると共に、多結晶化のために非晶質シリコン膜上から照射されたレーザー光には多結晶化を不安定にさせる反射が起きない。その結果、非晶質シリコン膜に所定の熱エネルギーを正確に与えることができ、所望の多結晶化を実現することができる。さらに、レーザーアニールを施した場合であっても、形成される多結晶シリコン膜に白濁が生じないので、レーザーアニールによる所望の多結晶化を実現することができる。   In addition, according to the intermediate structure for forming a thin film transistor substrate of the present invention, even if the intermediate structure after the formation of the oxidation protective film is exposed to the air atmosphere, it is partially in the amorphous silicon film. Since no oxidation occurs, it is possible to perform the subsequent polycrystalline silicon film formation process by laser irradiation in the atmosphere, and the laser irradiated from the amorphous silicon film for polycrystallization There is no reflection in the light that makes polycrystallization unstable. As a result, predetermined thermal energy can be accurately given to the amorphous silicon film, and desired polycrystallization can be realized. Further, even when laser annealing is performed, white turbidity does not occur in the formed polycrystalline silicon film, so that desired polycrystallization by laser annealing can be realized.

本発明の薄膜トランジスタ基板の一例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows an example of the thin-film transistor substrate of this invention. 本発明の薄膜トランジスタ基板の他の例を示す模式断面図である。It is a schematic cross section which shows the other example of the thin-film transistor substrate of this invention. 本発明の薄膜トランジスタ基板の製造工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of the thin-film transistor substrate of this invention. 本発明の薄膜トランジスタ基板の製造工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of the thin-film transistor substrate of this invention.

以下、本発明の薄膜トランジスタ基板の製造方法及び薄膜トランジスタ基板形成用中間構造物について図面を参照しつつ説明する。なお、本発明は、その技術的特徴を有する範囲において、以下の説明及び図面の形態に限定されるものではない。   Hereinafter, a method for manufacturing a thin film transistor substrate and an intermediate structure for forming a thin film transistor substrate according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the form of the following description and drawing in the range which has the technical feature.

[薄膜トランジスタ基板]
最初に、本発明に係る薄膜トランジスタ基板の製造方法により製造される薄膜トランジスタ基板について説明する。図1は、本発明に係る薄膜トランジスタ基板の製造方法により製造される薄膜トランジスタ基板のTFT素子部1の一例を示す模式断面図である。薄膜トランジスタ基板は、図1に示すTFT素子部1を含むものであって、絶縁性基板10と、絶縁性基板10上に必要に応じて形成された下地膜11及びバッファ膜12と、絶縁性基板10上(又は必要に応じて形成された下地膜11、バッファ膜12上)に形成された多結晶シリコン膜13(ソース側拡散領域13s、チャネル領域13c及びドレイン側拡散領域13d)と、多結晶シリコン膜13上に形成された絶縁膜14と、絶縁膜14上に、又は絶縁膜14のコンタクトホールを介して形成された電極15(ソース電極15s、ゲート電極15g及びドレイン電極15d)と、電極15等を覆う保護膜18とを有している。なお、図1に示すように、絶縁性基板10と多結晶シリコン膜13との間には、密着性等を向上させるための下地膜11や、非晶質シリコン膜を多結晶化する際のレーザー照射時の熱を緩衝するバッファ膜12等が任意に設けられているものであってもよい。また、絶縁膜14は、ゲート絶縁膜を含む意味で用いている。こうした薄膜トランジスタ基板は、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。
[Thin film transistor substrate]
First, a thin film transistor substrate manufactured by the method for manufacturing a thin film transistor substrate according to the present invention will be described. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a TFT element portion 1 of a thin film transistor substrate manufactured by the method of manufacturing a thin film transistor substrate according to the present invention. The thin film transistor substrate includes the TFT element portion 1 shown in FIG. 1, and includes an insulating substrate 10, a base film 11 and a buffer film 12 formed on the insulating substrate 10 as necessary, and an insulating substrate. A polycrystalline silicon film 13 (source side diffusion region 13s, channel region 13c and drain side diffusion region 13d) formed on the substrate 10 (or on the base film 11 and the buffer film 12 formed if necessary), and polycrystalline Insulating film 14 formed on silicon film 13, electrode 15 (source electrode 15s, gate electrode 15g and drain electrode 15d) formed on insulating film 14 or through a contact hole in insulating film 14, and an electrode And a protective film 18 covering 15 and the like. As shown in FIG. 1, between the insulating substrate 10 and the polycrystalline silicon film 13, a base film 11 for improving adhesion and the like, and an amorphous silicon film when polycrystallizing are used. A buffer film 12 or the like for buffering heat at the time of laser irradiation may be arbitrarily provided. The insulating film 14 is used to include a gate insulating film. Such a thin film transistor substrate can be used, for example, as a display panel constituting an active matrix drive type display device.

以下においては、図1に示すプレーナー型トップゲート構造からなるTFT素子部1の構造形態を例にして、図3及び図4に基づいた製造工程順にその詳細を説明するが、本発明の製造方法で製造される薄膜トランジスタ基板は、図示の例に限定されず、図2(A)に示す逆スタガ型ボトムゲート構造、図2(B)に示すボトムゲート・ボトムコンタクト構造、図2(C)に示す順スタガ型トップゲート構造に対しても適用できる。   In the following, the structure form of the TFT element portion 1 having the planar top gate structure shown in FIG. 1 will be described as an example, and the details will be described in the order of the manufacturing steps based on FIGS. 3 and 4. The thin film transistor substrate manufactured in FIG. 2 is not limited to the example shown in the figure, and an inverted staggered bottom gate structure shown in FIG. 2A, a bottom gate / bottom contact structure shown in FIG. 2B, and FIG. The present invention can also be applied to the forward stagger type top gate structure shown.

[薄膜トランジスタ基板の製造方法]
図3及び図4は、図1に示す薄膜トランジスタ基板の製造工程を示す説明図である。本発明の薄膜トランジスタ基板の製造方法(「第1の製造方法」ともいう。)は、図3及び図4に示すように、絶縁性基板10上(又は必要に応じて設けられた下地膜11、バッファ膜12上)に非晶質シリコン膜21aを形成する非晶質シリコン膜形成工程(図3(B)参照)と、非晶質シリコン膜21a上に酸化保護膜30を形成する酸化保護膜形成工程(図3(C)参照)と、酸化保護膜30上からレーザー22を照射して非晶質シリコン膜21aを多結晶シリコン膜21pに変化させる多結晶シリコン膜形成工程(図3(D)参照)と、を少なくとも有している。
[Thin Film Transistor Substrate Manufacturing Method]
3 and 4 are explanatory views showing manufacturing steps of the thin film transistor substrate shown in FIG. As shown in FIGS. 3 and 4, the thin film transistor substrate manufacturing method of the present invention (also referred to as a “first manufacturing method”) is performed on an insulating substrate 10 (or a base film 11 provided as necessary, An amorphous silicon film forming step (see FIG. 3B) for forming an amorphous silicon film 21a on the buffer film 12), and an oxidation protective film for forming an oxide protective film 30 on the amorphous silicon film 21a. A formation step (see FIG. 3C) and a polycrystalline silicon film formation step (FIG. 3D) in which the amorphous silicon film 21a is changed to the polycrystalline silicon film 21p by irradiating the laser 22 from the oxidation protection film 30. ))).

そして、本発明の製造方法は、第1の態様として、非晶質シリコン膜形成工程で化学的活性が高く酸化しやすい未終端非晶質シリコン膜が形成される場合には、図3(B)に示す非晶質シリコン膜形成工程と、図3(C)に示す酸化保護膜形成工程とを、非晶質シリコン膜形成工程で使用するチャンバー内で連続して行う方法である。一方、第2の態様として、非晶質シリコン膜形成工程で化学的活性が低く安定な水素化非晶質シリコン膜が形成される場合には、その水素化非晶質シリコン膜の水素含有量を減少させる脱水素工程(図示しない)と、図3(C)に示す酸化保護膜形成工程とを、脱水素工程で使用するチャンバー内で連続して行う方法である。   In the manufacturing method of the present invention, as a first aspect, when an unterminated amorphous silicon film having high chemical activity and easily oxidized is formed in the amorphous silicon film forming step, FIG. The amorphous silicon film formation step shown in FIG. 3 and the oxidation protection film formation step shown in FIG. 3C are continuously performed in a chamber used in the amorphous silicon film formation step. On the other hand, as a second aspect, when a stable hydrogenated amorphous silicon film having low chemical activity is formed in the amorphous silicon film forming step, the hydrogen content of the hydrogenated amorphous silicon film This is a method in which a dehydrogenation step (not shown) for reducing the amount of hydrogen and an oxidation protective film formation step shown in FIG. 3C are continuously performed in a chamber used in the dehydrogenation step.

以下、各工程を順次説明する。   Hereinafter, each process is demonstrated one by one.

(非晶質シリコン膜形成工程)
非晶質シリコン膜形成工程は、図3(A)(B)に示すように、絶縁性基板10上に非晶質シリコン膜21aを非酸化性雰囲気下で形成する工程である。絶縁性基板10としては、石英、単成分ガラス、多成分ガラス、樹脂(プラスチック)等からなる絶縁性の基板を用いることができる。どのような材質の絶縁性基板を用いるかは、非晶質シリコン膜21aの形成方法(プロセス温度を含む。)や製造コスト、又は、製造しようとする多結晶シリコン膜13やその多結晶シリコン膜13を有する薄膜トランジスタ基板の用途等を考慮して適宜選択される。多結晶シリコン膜13の製造コストや、その多結晶シリコン膜13を有する薄膜トランジスタ基板の製造コストを抑えるという観点からは、耐熱温度が300℃程度の多成分ガラス又は樹脂によって形成された絶縁性基板を用いることが好ましい。
(Amorphous silicon film formation process)
The amorphous silicon film forming step is a step of forming the amorphous silicon film 21a on the insulating substrate 10 in a non-oxidizing atmosphere as shown in FIGS. As the insulating substrate 10, an insulating substrate made of quartz, single component glass, multicomponent glass, resin (plastic), or the like can be used. The material used for the insulating substrate depends on the method of forming the amorphous silicon film 21a (including process temperature), the manufacturing cost, or the polycrystalline silicon film 13 to be manufactured and the polycrystalline silicon film. 13 is appropriately selected in consideration of the use of the thin film transistor substrate having 13. From the viewpoint of suppressing the manufacturing cost of the polycrystalline silicon film 13 and the manufacturing cost of the thin film transistor substrate having the polycrystalline silicon film 13, an insulating substrate formed of a multicomponent glass or resin having a heat resistant temperature of about 300 ° C. It is preferable to use it.

絶縁性基板10の形態は、製造しようとする多結晶シリコン膜13の用途等に応じて、板状、シート状、フィルム状等、適宜選定可能である、本発明においては、絶縁性材料によって形成された板状物の他に、絶縁性材料によって形成されたフレキシブルなシート状物やフィルム状物等や、導電性基板上に十分な絶縁性を持った絶縁層を形成し、表面が絶縁性を有する基板も「絶縁性基板」と称するものとする。   The form of the insulating substrate 10 can be appropriately selected from a plate shape, a sheet shape, a film shape and the like according to the use of the polycrystalline silicon film 13 to be manufactured. In the present invention, the insulating substrate 10 is formed of an insulating material. In addition to the formed plate-like material, a flexible sheet-like material or film-like material made of an insulating material, or an insulating layer with sufficient insulation is formed on the conductive substrate, and the surface is insulative A substrate having the above is also referred to as an “insulating substrate”.

また、樹脂製の絶縁性基板10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材、又はそれらの複合基材を挙げることができる。樹脂製の絶縁性基板10は、その厚さによってはフレキシブル基板とすることもできるので好ましく用いることができる。   Examples of the resin insulating substrate 10 include polyethersulfone (PES), polyethylene naphthalate (PEN), polyamide, polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, polyphenylene sulfide, polyetheretherketone, liquid crystal polymer, and fluorine. The organic base material which consists of resin, polycarbonate, polynorbornene-type resin, polysulfone, polyarylate, polyamideimide, polyetherimide, thermoplastic polyimide, etc., or those composite base materials can be mentioned. The resin insulating substrate 10 can be preferably used because it can be a flexible substrate depending on its thickness.

絶縁性基板10上には、図3(A)に示すように、密着性等を向上させるための下地膜11や、非晶質シリコン膜21aを多結晶化する際のレーザー照射時の熱を緩衝するバッファ膜12等を必要に応じて任意に設けることができる。こうした下地膜11やバッファ膜12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等のスパッタリング法、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のスパッタリング法が好ましく用いられる。   On the insulating substrate 10, as shown in FIG. 3A, the heat at the time of laser irradiation when the base film 11 for improving adhesion and the amorphous silicon film 21a is polycrystallized is applied. A buffer film 12 or the like for buffering can be arbitrarily provided as necessary. The base film 11 and the buffer film 12 can be formed by various methods such as a sputtering method such as a DC sputtering method and an RF magnetron sputtering method, and a plasma CVD method, but actually, depending on the material constituting the film. The preferred method is adopted. Usually, a sputtering method such as a DC sputtering method or an RF magnetron sputtering method is preferably used.

下地膜11やバッファ膜12が任意に設けられた絶縁性基板10上には、図3(B)に示すように、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、その成膜方法によって、ダングリングボンドを有する非晶質シリコン膜(以下「未終端非晶質シリコン膜」という。)、又は、比較的多量の水素を含有する非晶質シリコン膜(以下「水素化非晶質シリコン膜」という。)に大別できる。なお、両者を総称するときは、非晶質シリコン膜21aという。   As shown in FIG. 3B, a non-doped amorphous silicon film 21a is formed on the insulating substrate 10 on which the base film 11 and the buffer film 12 are arbitrarily provided. This amorphous silicon film 21a contains an amorphous silicon film having dangling bonds (hereinafter referred to as “unterminated amorphous silicon film”) or a relatively large amount of hydrogen, depending on the deposition method. It can be roughly classified into amorphous silicon films (hereinafter referred to as “hydrogenated amorphous silicon films”). The two are collectively referred to as an amorphous silicon film 21a.

未終端非晶質シリコン膜は、ダングリングボンドが終端されていない化学的に活性な膜であり、酸化しやすい膜である。こうした未終端非晶質シリコン膜は、例えばスパッタリング法や、400℃以上の成膜温度で行う減圧CVD法(LPCVD法)若しくはプラズマCVD法で成膜することができる。特に耐熱温度が300℃程度以下の樹脂製の絶縁性基板10上に成膜する場合には、200℃以下の成膜温度で未終端非晶質シリコン膜を成膜できるスパッタリング法を好ましく適用できる。なお、400℃以上の成膜温度で行う減圧CVD法やプラズマCVD法では、絶縁性基板10の種類はある程度制限される。得られた未終端非晶質シリコン膜は酸化しやすい化学的に活性な膜であるので、ここでの非晶質シリコン膜形成工程とその後の酸化保護膜形成工程とを、非晶質シリコン膜形成工程で使用するチャンバー内で連続して行うようにする。   The unterminated amorphous silicon film is a chemically active film in which dangling bonds are not terminated and is easily oxidized. Such an unterminated amorphous silicon film can be formed by, for example, a sputtering method, a low pressure CVD method (LPCVD method) performed at a film forming temperature of 400 ° C. or higher, or a plasma CVD method. In particular, when a film is formed on a resin insulating substrate 10 having a heat resistant temperature of about 300 ° C. or less, a sputtering method capable of forming an unterminated amorphous silicon film at a film forming temperature of 200 ° C. or less can be preferably applied. . In the low pressure CVD method or the plasma CVD method performed at a film forming temperature of 400 ° C. or higher, the type of the insulating substrate 10 is limited to some extent. Since the obtained unterminated amorphous silicon film is a chemically active film that is easily oxidized, the amorphous silicon film forming step and the subsequent oxidation protective film forming step are performed as follows. It is made to carry out continuously in the chamber used at a formation process.

一方、水素化非晶質シリコン膜は、比較的多量の水素を含有し、その水素によってダングリングボンドが終端された化学的に安定で酸化しにくい膜である。こうした水素化非晶質シリコン膜は、例えば400℃未満の成膜温度で行う減圧CVD法(LPCVD法)やプラズマCVD法で成膜することができる。水素化非晶質シリコン膜は、化学的に比較的安定であるため、成膜後の取り扱いは容易に酸化しやすい未終端非晶質シリコン膜ほど厳格でなくてもよく、大気下に晒しても大きな問題は生じない。しかし、水素化非晶質シリコン膜は、400〜500℃程度の熱アニールを非酸化性雰囲気下で連続して施す脱水素処理を行うことが望ましく、脱水素処理後においては、含有する水素を放出して未終端非晶質シリコン膜と同様の酸化しやすい化学的に活性な膜となる。そのため、脱水素処理後においては、ここでの脱水素工程(図示しない)とその後の酸化保護膜形成工程とを、脱水素工程で使用するチャンバー内で連続して行うようにする。   On the other hand, a hydrogenated amorphous silicon film contains a relatively large amount of hydrogen and is a chemically stable and hardly oxidized film in which dangling bonds are terminated by the hydrogen. Such a hydrogenated amorphous silicon film can be formed by a low pressure CVD method (LPCVD method) or a plasma CVD method performed at a film forming temperature of less than 400 ° C., for example. Since hydrogenated amorphous silicon films are chemically relatively stable, handling after deposition does not have to be as strict as unterminated amorphous silicon films, which are easily oxidized, and are exposed to the atmosphere. However, no major problems arise. However, it is desirable that the hydrogenated amorphous silicon film is subjected to a dehydrogenation process in which thermal annealing at about 400 to 500 ° C. is continuously performed in a non-oxidizing atmosphere. It is released and becomes a chemically active film that is easily oxidized similar to the unterminated amorphous silicon film. For this reason, after the dehydrogenation treatment, the dehydrogenation step (not shown) and the subsequent oxidation protection film formation step are continuously performed in a chamber used in the dehydrogenation step.

脱水素処理は、真空中で加熱するだけの処理であるので、通常の結晶化装置が有するロードロック室に加熱機構を付加すれば、そのロードロック室で加熱して脱水素処理を行うことができる。こうした装置構成は、その後の酸化保護膜の形成、レーザー照射、レジストプロセス、イオン注入、レジストアッシング、レーザー活性化等を行う装置と組合せ易いという利点があり、脱水素処理を一連の工程として組み入れ易い。また、こうした装置構成とした場合、非晶質シリコン膜の酸化を抑止できるので、後述する酸化防止膜の厚さを薄くしたり、酸化防止性は低いが成膜が容易な膜を選択して形成することも可能となるので、より便利である。   Since the dehydrogenation process is simply a process of heating in vacuum, if a heating mechanism is added to the load lock chamber of a normal crystallization apparatus, the dehydrogenation process can be performed by heating in the load lock chamber. it can. Such an apparatus configuration has an advantage that it can be easily combined with an apparatus for performing subsequent oxidation protective film formation, laser irradiation, resist process, ion implantation, resist ashing, laser activation, etc., and dehydrogenation treatment is easily incorporated as a series of steps. . In addition, in such a device configuration, since the oxidation of the amorphous silicon film can be suppressed, the thickness of the antioxidant film to be described later can be reduced, or a film having a low antioxidant property but easy to form can be selected. Since it can be formed, it is more convenient.

非晶質シリコン膜21aの厚さは、製造しようとする多結晶シリコン膜13の用途等に応じて、0.01〜1.0μm程度の範囲内で適宜選定可能である。なお、非晶質シリコン膜21aが未終端非晶質シリコン膜であるか水素化非晶質シリコン膜であるかは、ESR測定を行うことによって確認することができる。   The thickness of the amorphous silicon film 21a can be appropriately selected within a range of about 0.01 to 1.0 μm according to the use of the polycrystalline silicon film 13 to be manufactured. Whether the amorphous silicon film 21a is an unterminated amorphous silicon film or a hydrogenated amorphous silicon film can be confirmed by performing ESR measurement.

また、非晶質シリコン膜21aには、必要に応じて、ドナー又はアクセプタとして機能する不純物が添加されていてもよい。このような非晶質シリコン膜21aは、例えば、上記の不純物を含有したシリコン化合物を蒸着材料やターゲット等として用いた一元のPVD法により、又は、シリコンと上記の不純物とを蒸着材料やターゲット等として別々に用いた多元のPVD法により、成膜することが可能である。   In addition, an impurity that functions as a donor or an acceptor may be added to the amorphous silicon film 21a as necessary. Such an amorphous silicon film 21a is formed by, for example, a unified PVD method using a silicon compound containing the above impurities as a deposition material or a target, or by using silicon and the above impurities as a deposition material or a target. It is possible to form a film by a multi-element PVD method used separately.

この非晶質シリコン膜形成工程では、非晶質シリコン膜21aの成膜が非酸化性雰囲気中で行われる。具体的には、上記の各成膜方法のように、酸素分圧が1×10−4Pa程度の非酸化性雰囲気下で行われる。 In this amorphous silicon film forming step, the amorphous silicon film 21a is formed in a non-oxidizing atmosphere. Specifically, it is performed in a non-oxidizing atmosphere with an oxygen partial pressure of about 1 × 10 −4 Pa as in each of the film forming methods described above.

(酸化保護膜形成工程)
酸化保護膜形成工程は、図3(C)に示すように、非晶質シリコン膜21a上に酸化保護膜30を形成する工程である。上記第1の態様においては、酸化保護膜30を非晶質シリコン膜形成工程で使用するチャンバー内で連続して形成する。こうすることで、非晶質シリコン膜形成工程で成膜された化学的活性の高い未終端非晶質シリコン膜上への酸化保護膜30を、大気等に晒さないで形成することができ、その未終端非晶質シリコン膜の酸化を防止することができる。一方、上記第2の態様においては、酸化保護膜30を脱水素処理工程で使用するチャンバー内で連続して形成する。こうすることで、水素化非晶質シリコン膜を脱水素処理して化学的活性が高まった非晶質シリコン膜上への酸化保護膜30を、大気等に晒さないで形成することができ、その非晶質シリコン膜の酸化を防止することができる。
(Oxidation protection film formation process)
The oxidation protection film formation step is a step of forming an oxidation protection film 30 on the amorphous silicon film 21a as shown in FIG. In the first aspect, the oxidation protection film 30 is continuously formed in the chamber used in the amorphous silicon film formation step. By doing so, it is possible to form the oxide protective film 30 on the unterminated amorphous silicon film having high chemical activity formed in the amorphous silicon film forming step without being exposed to the atmosphere, Oxidation of the unterminated amorphous silicon film can be prevented. On the other hand, in the second aspect, the oxidation protection film 30 is continuously formed in the chamber used in the dehydrogenation process. By carrying out like this, the oxidation protection film 30 on the amorphous silicon film whose chemical activity is increased by dehydrogenating the hydrogenated amorphous silicon film can be formed without being exposed to the atmosphere, etc. Oxidation of the amorphous silicon film can be prevented.

酸化保護膜30は、後述する多結晶シリコン膜形成工程のレーザーアニールで適用されるエキシマレーザーを透過する性質も有する。このとき、透過するエキシマレーザーの種類としては、例えば波長308nmのXeClエキシマレーザーを挙げることができるが、他の波長のエキシマレーザーであってもよい。例えば波長308nmのXeClエキシマレーザーに対しては、酸化ケイ素膜を酸化保護膜30として採用することが好ましい。この酸化ケイ素膜は、対応する波長の光を100%の透過率で透過することができるので、非晶質シリコン膜21aに所定の熱エネルギーを正確に与えることができ、所望の多結晶化を実現することができる。酸化ケイ素膜と同様の作用を奏する酸化保護膜30としては、耐熱性の高い透明膜(対応する波長の光に対して「透明」であるという意味。)であれば特に限定されないが、例えば酸化アルミニウム膜、窒化ケイ素膜、窒化アルミニウム膜等を挙げることができる。   The oxidation protective film 30 also has a property of transmitting an excimer laser applied in laser annealing in a polycrystalline silicon film forming process described later. At this time, the type of excimer laser that can be transmitted includes, for example, a XeCl excimer laser having a wavelength of 308 nm, but an excimer laser having another wavelength may also be used. For example, for a XeCl excimer laser with a wavelength of 308 nm, it is preferable to employ a silicon oxide film as the oxidation protection film 30. Since this silicon oxide film can transmit light having a corresponding wavelength with a transmittance of 100%, it is possible to accurately give predetermined heat energy to the amorphous silicon film 21a, and to achieve desired polycrystallization. Can be realized. The oxidation protective film 30 having the same action as the silicon oxide film is not particularly limited as long as it is a transparent film having high heat resistance (meaning that it is “transparent” with respect to light of a corresponding wavelength). Examples thereof include an aluminum film, a silicon nitride film, and an aluminum nitride film.

酸化保護膜30は、上記第1の態様では未終端非晶質シリコン膜の形成工程で使用されるチャンバー内で連続して形成され、一方、上記第2の態様では水素化非晶質シリコン膜の脱水素処理工程で使用されるチャンバー内で連続して形成される。いずれの場合も、非酸化性雰囲気を保持した状態で酸化保護膜30が形成されるので、スパッタリング法で成膜された化学的活性の高い未終端非晶質シリコン膜21aや、減圧化学的気相蒸着法で形成された水素化非晶質シリコン膜に脱水素処理を行った後の化学的活性の高い非晶質シリコン膜が部分的な酸化を生じない。その結果、レーザー照射による多結晶シリコン膜形成工程を大気雰囲気下で行うことが可能になると共に、多結晶化のために非晶質シリコン膜21a上から照射されたレーザー光には多結晶化を不安定にさせる反射が起きないので、非晶質シリコン膜21aに所定の熱エネルギーを正確に与えることができ、所望の多結晶化を実現することができる。さらに、酸化保護膜30が非晶質シリコン膜21a上に形成されているので、非晶質シリコン膜21aに部分的な酸化が生じない。そのため、その後にレーザーアニールを施した場合であっても、非晶質シリコン膜21aに白濁が発生するのを防ぐことができる。その結果、レーザーアニールによる所望の多結晶化を実現することができる。   The oxidation protection film 30 is continuously formed in the chamber used in the step of forming the unterminated amorphous silicon film in the first embodiment, whereas the hydrogenated amorphous silicon film is formed in the second embodiment. It is formed continuously in the chamber used in the dehydrogenation process. In any case, since the oxidation protective film 30 is formed in a state where a non-oxidizing atmosphere is maintained, an unterminated amorphous silicon film 21a having a high chemical activity formed by a sputtering method or a low-pressure chemical film is formed. The amorphous silicon film having high chemical activity after the dehydrogenation treatment is performed on the hydrogenated amorphous silicon film formed by the phase deposition method does not cause partial oxidation. As a result, the polycrystalline silicon film forming step by laser irradiation can be performed in the air atmosphere, and the laser light irradiated from the amorphous silicon film 21a for polycrystallization is polycrystallized. Since no unstable reflection occurs, a predetermined thermal energy can be accurately given to the amorphous silicon film 21a, and desired polycrystallization can be realized. Furthermore, since the oxidation protection film 30 is formed on the amorphous silicon film 21a, partial oxidation does not occur in the amorphous silicon film 21a. Therefore, even when laser annealing is performed after that, it is possible to prevent white turbidity from occurring in the amorphous silicon film 21a. As a result, desired polycrystallization can be realized by laser annealing.

前記のように酸化保護膜30は、第1の態様では非晶質シリコン膜21aの形成工程で使用されるチャンバー内で連続して形成され、一方、第2の態様では脱水素処理工程で使用されるチャンバー内で連続して形成されるが、具体的には、RFマグネトロンスパッタリング法等のスパッタリング法で形成されることが好ましい。特に非晶質シリコン膜21aをスパッタリングで形成した場合には、酸化保護膜30を同じ手段で成膜できるので効率的であるという利点がある。   As described above, the oxidation protection film 30 is continuously formed in the chamber used in the process of forming the amorphous silicon film 21a in the first mode, while it is used in the dehydrogenation process in the second mode. It is preferably formed continuously by a sputtering method such as an RF magnetron sputtering method. In particular, when the amorphous silicon film 21a is formed by sputtering, the oxidation protection film 30 can be formed by the same means, which is advantageous in that it is efficient.

酸化保護膜30の厚さとしては、10〜200nm程度であることが好ましい。こうして形成された酸化保護膜30は、後述のレーザー照射、レジストプロセス、イオン注入、レジストアッシング、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の酸化を防ぎ、また、特性を維持するように作用する。   The thickness of the oxidation protection film 30 is preferably about 10 to 200 nm. The oxidation protection film 30 formed in this way prevents oxidation of the amorphous silicon film 21a or the polycrystalline silicon film 21p in steps such as laser irradiation, resist process, ion implantation, resist ashing, and laser activation described later. Acts to maintain the characteristics.

なお、この酸化保護膜30は、多結晶シリコン膜13に対して欠陥処理を施す場合には、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ことが好ましい。   In the case where the polycrystalline silicon film 13 is subjected to defect processing, the oxidation protection film 30 is preferably removed by wet etching using, for example, a 2% HF solution before the defect processing step.

しかし、酸化保護膜30が後述するゲート絶縁膜14と同じ材質、例えば酸化シリコンの場合には、酸化保護膜30をゲート絶縁膜14として使用することが可能である。酸化保護膜30をゲート絶縁膜14として使用する場合には、酸化保護膜30を除去する工程が不要となり、全体の工程を短縮することができる。また、その場合には、酸化保護膜30としての機能とゲート絶縁膜14としての機能が両立するような膜厚や膜質に設定する必要があり、また、多結晶シリコン膜13の欠陥処理工程を多結晶シリコン膜13がむき出しでない状態で施す必要があり、むき出しの多結晶シリコン膜13に対する欠陥処理工程と条件を変更する必要がある。   However, when the oxidation protection film 30 is made of the same material as that of the gate insulation film 14 described later, for example, silicon oxide, the oxidation protection film 30 can be used as the gate insulation film 14. When the oxidation protection film 30 is used as the gate insulating film 14, the process of removing the oxidation protection film 30 is not necessary, and the entire process can be shortened. In that case, it is necessary to set the film thickness and film quality so that the function as the oxidation protection film 30 and the function as the gate insulating film 14 are compatible, and the defect processing step of the polycrystalline silicon film 13 is performed. The polycrystalline silicon film 13 needs to be applied in a non-exposed state, and the defect processing process and conditions for the exposed polycrystalline silicon film 13 need to be changed.

酸化保護膜形成工程で酸化保護膜30が形成された後の構造物(本願では、中間構造物ともいう。)は、それが大気雰囲気に曝された場合であっても、非晶質シリコン膜21a上に酸化保護膜30が形成されているので、レーザー照射による多結晶シリコン膜形成工程を大気雰囲気下で行うことが可能になり、非晶質シリコン膜21aの成膜装置又は脱水素処理装置と結晶化装置(アニール装置)とを真空ラインで結ぶことが不要となる。その結果、多大の投資が不要となり、低コストで多結晶シリコン膜を製造することができる。   The structure after the oxidation protective film 30 is formed in the oxidation protective film forming step (also referred to as an intermediate structure in the present application) is an amorphous silicon film even when it is exposed to the air atmosphere. Since the oxidation protection film 30 is formed on the surface 21a, it becomes possible to perform the polycrystalline silicon film formation step by laser irradiation in an air atmosphere, and the amorphous silicon film 21a film forming apparatus or dehydrogenation processing apparatus. And the crystallization apparatus (annealing apparatus) need not be connected by a vacuum line. As a result, a great investment is not required, and a polycrystalline silicon film can be manufactured at a low cost.

(多結晶シリコン膜形成工程)
多結晶シリコン膜形成工程は、図3(D)に示すように、前記の酸化保護膜30上からレーザーを照射して非晶質シリコン膜21aを多結晶シリコン膜21pに変化させる工程である。従来の製造方法では、非酸化性雰囲気下でレーザー照射を行うことにより、化学的活性の高い非晶質シリコン膜21aが酸化するのを防いでいたが、本発明では化学的活性の高い非晶質シリコン膜21a上に酸化保護膜30が形成されているので、大気雰囲気中で多結晶シリコン膜形成工程を行うことが可能となる。すなわち、本発明では、酸化防止層が形成されたシリコン膜を大気雰囲気下でレーザー結晶化させることが可能な大気雰囲気下レーザー結晶化工程(大気雰囲気下多結晶シリコン膜形成工程)、と言い換えることができる。
(Polycrystalline silicon film formation process)
As shown in FIG. 3D, the polycrystalline silicon film forming step is a step of changing the amorphous silicon film 21a to the polycrystalline silicon film 21p by irradiating a laser beam on the oxidation protection film 30. In the conventional manufacturing method, the amorphous silicon film 21a having a high chemical activity is prevented from being oxidized by performing laser irradiation in a non-oxidizing atmosphere. However, in the present invention, an amorphous material having a high chemical activity is prevented. Since the oxidation protective film 30 is formed on the porous silicon film 21a, the polycrystalline silicon film forming step can be performed in the air atmosphere. In other words, in the present invention, in other words, a laser crystallization process in an air atmosphere (a process for forming a polycrystalline silicon film in an air atmosphere) in which a silicon film on which an antioxidant layer is formed can be laser-crystallized in an air atmosphere. Can do.

なお、従来と同様の非酸化性雰囲気で多結晶シリコン膜形成工程を行っても構わないが、その雰囲気に対する条件制御は極めてラフにすることが可能である。非晶質シリコン膜21aの多結晶化は、絶縁性基板10の耐熱温度を考慮し、熱アニール、レーザーアニール(レーザー照射)、又は電子線アニール等によって行うことができるが、本発明においては、レーザー照射によるレーザーアニールが好ましい。   Note that the polycrystalline silicon film forming step may be performed in a non-oxidizing atmosphere similar to the conventional one, but the condition control for the atmosphere can be extremely rough. The polycrystallization of the amorphous silicon film 21a can be performed by thermal annealing, laser annealing (laser irradiation), electron beam annealing or the like in consideration of the heat resistant temperature of the insulating substrate 10, but in the present invention, Laser annealing by laser irradiation is preferable.

熱アニールでは、非晶質シリコン膜21aを550℃程度以上に加熱することが望まれるので、絶縁性基板10の耐熱温度が熱アニールでの加熱温度に満たない場合には、レーザーアニール又は電子線アニールによって非晶質シリコン膜21aを多結晶化することが好ましい。これらレーザーアニール又は電子線アニールによれば、絶縁性基板10の耐熱温度が400℃程度以下であっても、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とすることができる。   In the thermal annealing, it is desired to heat the amorphous silicon film 21a to about 550 ° C. or higher. Therefore, when the heat resistance temperature of the insulating substrate 10 is less than the heating temperature in the thermal annealing, laser annealing or electron beam It is preferable to polycrystallize the amorphous silicon film 21a by annealing. According to these laser annealing or electron beam annealing, even if the heat-resistant temperature of the insulating substrate 10 is about 400 ° C. or less, the amorphous silicon film 21a can be polycrystallized to form the polycrystalline silicon film 21p. .

レーザーアニールとしては、レーザー媒質としてXeClガス又はKrFガス等を用いたエキシマパルスレーザー光を照射する方法を好ましく挙げることができる。具体的には、波長308nmのXeClエキシマレーザー、波長258nmのKrF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、例えばXeClエキシマレーザーを照射して結晶化を行う場合には、一例として、パルス幅:30nsec、エネルギー密度:300mJ/cm、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のに顕著な効果があり、このレーザー照射時の熱に基づいて絶縁性基板10との間の界面剥離を防ぐことができる。こうしたレーザーアニールを行うことにより非晶質シリコン膜21aへの照射エネルギーの制御が容易になり、更に、非晶質シリコン膜21a上には凹凸が生じ易い自然酸化膜が生じておらず、スパッタリング法により形成された凹凸が殆どない緻密な酸化保護膜30が形成されているので、非晶質シリコン膜21aに所定の熱エネルギーを正確に与えることができ、所望の多結晶化を実現することができる。その結果として、結晶品質の高い多結晶シリコン膜21pを容易に得ることができる。 As the laser annealing, a method of irradiating excimer pulse laser light using XeCl gas or KrF gas as a laser medium can be preferably mentioned. Specifically, various lasers such as a XeCl excimer laser with a wavelength of 308 nm, a KrF excimer laser with a wavelength of 258 nm, a CW (Continuous Wave) laser, and the like can be used. For example, crystallization is performed by irradiation with a XeCl excimer laser. In this case, as an example, it can be performed under the conditions of pulse width: 30 nsec, energy density: 300 mJ / cm 2 , and room temperature. The buffer film 12 has a remarkable effect in buffering the heat applied during the laser irradiation in this step, and prevents interface peeling from the insulating substrate 10 based on the heat applied during the laser irradiation. be able to. By performing such laser annealing, it becomes easy to control the irradiation energy to the amorphous silicon film 21a, and further, there is no natural oxide film on which the unevenness is likely to occur on the amorphous silicon film 21a. Since the dense oxide protective film 30 having almost no irregularities formed by the above is formed, it is possible to accurately apply predetermined thermal energy to the amorphous silicon film 21a, and to realize a desired polycrystallization. it can. As a result, the polycrystalline silicon film 21p with high crystal quality can be easily obtained.

この多結晶シリコン膜形成工程では、従来は、非晶質シリコン膜21aの多結晶化を例えば酸素分圧が1×10−2Pa程度の非酸化性雰囲気中で行わなければならなかったが、本発明では、必ずしもそうした非酸化性雰囲気で行う必要がなく、大気雰囲気での多結晶化も可能になるので、専用の多結晶化装置等が不要となり、設備コストの点でも有利である。 In this polycrystalline silicon film forming step, conventionally, the amorphous silicon film 21a has to be polycrystallized in a non-oxidizing atmosphere having an oxygen partial pressure of about 1 × 10 −2 Pa. In the present invention, it is not always necessary to carry out in such a non-oxidizing atmosphere, and polycrystallization can be performed in the air atmosphere, so that a dedicated polycrystallization apparatus is not required, which is advantageous in terms of equipment cost.

なお、多結晶シリコン膜形成工程には、必要に応じて、イオン注入法等によって非晶質シリコン膜21aにドナー又はアクセプタを添加するサブ工程を含ませることができる。このサブ工程を含ませる場合には、当該サブ工程を行った後に非晶質シリコン膜(ドナー又はアクセプタが添加されたもの)に上述のアニールを施して、添加した不純物(ドナー又はアクセプタ)の活性化とシリコン膜の多結晶化とを行う。   Note that the polycrystalline silicon film forming step can include a sub-step of adding a donor or an acceptor to the amorphous silicon film 21a by an ion implantation method or the like, if necessary. When this sub-process is included, after the sub-process is performed, the amorphous silicon film (those to which a donor or an acceptor is added) is subjected to the above-described annealing to activate the added impurity (donor or acceptor). And polycrystallizing the silicon film.

(その他の工程)
以下に、多結晶シリコン膜形成工程後について説明するが、必ずしも以下に示す工程に限定されない。多結晶シリコン膜形成工程後においては、図3(E)に示すように、多結晶シリコン膜21p上にレジスト膜23を形成し、その後レジスト膜23をパターニングし、その後、イオン注入24を行い、多結晶シリコン膜21pにソース側拡散領域13s及びドレイン側拡散領域13dを形成し、さらに両膜13s,13dの間に、チャネル領域13cを形成する。ここで、レジスト膜23は、多結晶シリコン膜21pの所定領域に添加される不純物イオンを遮蔽するためのレジスト膜であり、例えば上市されている各種のポジ型フォトレジスト等が好ましく用いられる。また、イオン注入24は、例えば、リン(P)を所定の注入電圧下で所定のドープレベルとなるように注入する。
(Other processes)
In the following, the steps after the polycrystalline silicon film forming step will be described, but the present invention is not necessarily limited to the following steps. After the polycrystalline silicon film forming step, as shown in FIG. 3E, a resist film 23 is formed on the polycrystalline silicon film 21p, and then the resist film 23 is patterned, and then ion implantation 24 is performed. A source-side diffusion region 13s and a drain-side diffusion region 13d are formed in the polycrystalline silicon film 21p, and a channel region 13c is formed between the films 13s and 13d. Here, the resist film 23 is a resist film for shielding impurity ions added to a predetermined region of the polycrystalline silicon film 21p. For example, various positive photoresists on the market are preferably used. Further, in the ion implantation 24, for example, phosphorus (P) is implanted so as to have a predetermined doping level under a predetermined implantation voltage.

次に、図3(F)に示すように、レジスト膜23をプラズマアッシング法により除去する。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膜23とを反応させ、有機物であるレジスト膜23を炭酸ガスや水に分解(灰化)して除去する方法である。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)を用いて行うことができ、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素子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。   Next, as shown in FIG. 3F, the resist film 23 is removed by a plasma ashing method. The plasma ashing method is a method in which a plasma oxygen gas reacts with the resist film 23 and the organic resist film 23 is decomposed (ashed) into carbon dioxide gas or water to be removed. The plasma ashing method can be performed using a commercially available apparatus called plasma asher (not shown). Specifically, after the chamber is filled with a predetermined oxygen gas atmosphere, a TFT element manufacturing process is performed on the cathode electrode plate. An apparatus for generating oxygen plasma is used by placing a substrate inside and applying a high frequency voltage with an RF transmitter between the cathode electrode plate and the opposing anode electrode.

次に、図3(G)に示すように、形成されたソース側拡散領域13s及びドレイン側拡散領域13dにエネルギービーム25を照射して両膜13s,13dを活性化する。エネルギービーム25としては、上記と同様のエキシマレーザーを用いることができる。また、非晶質シリコン膜21a上に形成される酸化保護膜30は、この活性化処理後で下記の欠陥処理工程前に、ウエットエッチングにより除去されることが望ましい。この活性化処理の後には、通常、多結晶シリコン膜21p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。   Next, as shown in FIG. 3G, the formed source-side diffusion region 13s and drain-side diffusion region 13d are irradiated with an energy beam 25 to activate both films 13s and 13d. As the energy beam 25, an excimer laser similar to the above can be used. Further, it is desirable that the oxide protective film 30 formed on the amorphous silicon film 21a is removed by wet etching after the activation process and before the defect processing step described below. After this activation process, a defect process using oxygen plasma is generally performed to reduce defects in the polycrystalline silicon film 21p.

次に、図4(H)に示すように、ドライエッチングを施してアイランドを形成した後、図4(I)に示すように、ソース側拡散領域13s、チャネル領域13c及びドレイン側拡散領域13dを含む全面に、酸化ケイ素等の絶縁膜14を形成する。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て行う。   Next, as shown in FIG. 4H, after dry etching is performed to form islands, as shown in FIG. 4I, the source side diffusion region 13s, the channel region 13c, and the drain side diffusion region 13d are formed. An insulating film 14 such as silicon oxide is formed on the entire surface. The insulating film 14 is formed using, for example, an RF magnetron sputtering apparatus.

次に、図4(J)に示すように、ソース側拡散領域13s及びドレイン側拡散領域13d上の絶縁膜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26,26を形成する。例えば、絶縁膜14上にレジスト膜を形成した後、フォトマスクを用いたレジストプロセスにより露光・現像してレジスト膜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26,26を形成し、その後、上記同様のプラズマアッシング法によりレジスト膜を除去する。   Next, as shown in FIG. 4J, contact holes 26 and 26 are formed by selectively etching the insulating film 14 on the source side diffusion region 13s and the drain side diffusion region 13d using a resist process. To do. For example, after forming a resist film on the insulating film 14, the resist film is patterned by exposure and development by a resist process using a photomask. The insulating film 14 in the contact hole forming portion exposed by the patterning is wet etched using, for example, a 2% HF solution to form contact holes 26 and 26, and then the resist film is removed by the plasma ashing method similar to the above. .

次に、図4(K)に示すように、全面に例えば厚さ200nm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を形成する。なお、電極材料は、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。次に、図4(L)に示すように、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。   Next, as shown in FIG. 4K, after depositing an aluminum (Al) film having a thickness of, for example, 200 nm on the entire surface, patterning is performed by wet etching to form a source electrode 15s, a drain electrode 15d, and a gate electrode 15g. To do. The electrode material may be Cu or other conductive material, and may be formed by other film forming processes such as sputtering. Next, as shown in FIG. 4L, a protective film 18 is formed so as to cover the entire element. A preferable example of the protective film 18 is a silicon oxide film. The protective film 18 is preferably formed with a thickness of about 20 nm by, for example, RF magnetron sputtering.

最後に、図4(M)に示すように、水素プラズマ28による処理を行って多結晶シリコン膜のシリコンの欠陥をターミネートする。例えば、水素プラズマ処理により、シリコン表面のダングリングボンドをなくし、多結晶シリコン膜13と絶縁膜14との界面のリークパスをなくす方法がとられる。こうして図4(M)に示す一態様の薄膜トランジスタが製造される。   Finally, as shown in FIG. 4 (M), treatment with hydrogen plasma 28 is performed to terminate silicon defects in the polycrystalline silicon film. For example, a method of eliminating dangling bonds on the silicon surface and eliminating a leak path at the interface between the polycrystalline silicon film 13 and the insulating film 14 by hydrogen plasma treatment is employed. Thus, the thin film transistor of one embodiment illustrated in FIG. 4M is manufactured.

以上のように、本発明の薄膜トランジスタ基板の製造方法によれば、化学的活性の高い非晶質シリコン膜21aに部分酸化が生じず、酸化保護膜30が形成されているので、レーザー照射による多結晶シリコン膜形成工程を大気雰囲気下で行うことも可能になると共に、多結晶化のために非晶質シリコン膜21a上から照射されたレーザー光には多結晶化を不安定にさせる反射が起きない。その結果、非晶質シリコン膜21aに所定の熱エネルギーを正確に与えることができ、所望の多結晶化を実現することができる。   As described above, according to the method for manufacturing a thin film transistor substrate of the present invention, the oxidation protection film 30 is formed without causing partial oxidation in the amorphous silicon film 21a having high chemical activity. It is possible to perform the crystalline silicon film forming step in an air atmosphere, and the laser beam irradiated from the amorphous silicon film 21a for polycrystallization causes reflection that makes polycrystallization unstable. Absent. As a result, predetermined thermal energy can be accurately given to the amorphous silicon film 21a, and desired polycrystallization can be realized.

また、本発明の薄膜トランジスタ基板の製造方法によれば、酸化保護膜30が形成された後の中間構造物が大気雰囲気に曝された場合であっても化学的活性の高い非晶質シリコン膜21a上に酸化保護膜30が形成されているので、レーザー照射による多結晶シリコン膜形成工程を大気雰囲気下で行うことが可能になり、非晶質シリコン膜の成膜装置又は脱水素処理装置と結晶化装置(アニール装置)とを真空ラインで結ぶことが不要となる。その結果、多大の投資が不要となり、低コストで多結晶シリコン膜を製造することができる。特にプラスチック基材を用いたモバイルディスプレイ用の薄膜トランジスタ基板として好ましく適用でき、液晶ディスプレイや有機ELディスプレイ等を使用したモバイルディスプレイの低コスト化と信頼性向上に寄与することができる。   In addition, according to the method for manufacturing a thin film transistor substrate of the present invention, the amorphous silicon film 21a having a high chemical activity is obtained even when the intermediate structure after the formation of the oxidation protective film 30 is exposed to the air atmosphere. Since the oxidation protection film 30 is formed thereon, the polycrystalline silicon film forming step by laser irradiation can be performed in the air atmosphere, and the amorphous silicon film forming apparatus or the dehydrogenation processing apparatus and the crystal are formed. It is not necessary to connect the crystallization apparatus (annealing apparatus) with a vacuum line. As a result, a great investment is not required, and a polycrystalline silicon film can be manufactured at a low cost. In particular, it can be preferably applied as a thin film transistor substrate for a mobile display using a plastic substrate, and can contribute to cost reduction and improved reliability of a mobile display using a liquid crystal display, an organic EL display, or the like.

なお、図3及び図4に示す工程は、プレーナー型トップゲート構造からなる図1のTFT素子部1の製造例であるが、本発明の薄膜トランジスタ基板の製造方法は、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 TFT element portion 1 of FIG. 1 having a planar top gate structure, the manufacturing method of the thin film transistor substrate of the present invention is limited to the illustrated process examples. However, it can be formed in various modifications.

また、図2(A)に示す逆スタガ型ボトムゲート構造のTFT素子部1Aは、プラスチック基材10と、プラスチック基材10上に必要に応じて形成された下地膜11と、その下地膜11上に形成されたバッファ膜12と、バッファ膜12上に形成されたゲート電極15gと、ゲート電極15gを覆うように形成された絶縁膜14と、絶縁膜14上で前記ゲート電極15gに対向するように形成された多結晶シリコン膜13と、多結晶シリコン膜13上に離間して形成されたソース電極15s及びドレイン電極15dと、それらを覆うようにして設けられた保護膜18とを有しているが、本発明の薄膜トランジスタ基板の製造方法は、この形態の薄膜トランジスタ基板に対しても適用できる。   A TFT element portion 1A having an inverted staggered bottom gate structure shown in FIG. 2A includes a plastic substrate 10, a base film 11 formed on the plastic substrate 10 as necessary, and the base film 11 The buffer film 12 formed above, the gate electrode 15g formed on the buffer film 12, the insulating film 14 formed so as to cover the gate electrode 15g, and the gate electrode 15g on the insulating film 14 A polycrystalline silicon film 13 formed as described above, a source electrode 15s and a drain electrode 15d formed on the polycrystalline silicon film 13 apart from each other, and a protective film 18 provided so as to cover them. However, the method for manufacturing a thin film transistor substrate of the present invention can also be applied to the thin film transistor substrate of this embodiment.

また、図2(B)に示すボトムゲート・ボトムコンタクト構造のTFT素子部1Bは、プラスチック基材10と、プラスチック基材10上に必要に応じて形成された下地膜11と、その下地膜11上に形成されたバッファ膜12と、バッファ膜12上に形成されたゲート電極15gと、ゲート電極15gを覆うように形成された絶縁膜14と、絶縁膜14上の離間した凹部に形成されたソース電極15s及びドレイン電極15dと、そのソース電極15s及びドレイン電極15dをまたぐように形成された多結晶シリコン膜13と、それらを覆うようにして設けられた保護膜18とを有しているが、本発明の薄膜トランジスタ基板の製造方法は、この形態の薄膜トランジスタ基板に対しても適用できる。   A bottom gate / bottom contact TFT element portion 1B shown in FIG. 2B includes a plastic substrate 10, a base film 11 formed on the plastic substrate 10 as necessary, and the base film 11 The buffer film 12 formed above, the gate electrode 15g formed on the buffer film 12, the insulating film 14 formed so as to cover the gate electrode 15g, and the recessed portion spaced apart on the insulating film 14 Although it has a source electrode 15s and a drain electrode 15d, a polycrystalline silicon film 13 formed so as to straddle the source electrode 15s and the drain electrode 15d, and a protective film 18 provided so as to cover them. The method for manufacturing a thin film transistor substrate of the present invention can also be applied to the thin film transistor substrate of this embodiment.

また、図2(C)に示す順スタガ型トップゲート構造のTFT素子部1Cは、プラスチック基材10と、プラスチック基材10上に必要に応じて形成された下地膜11と、その下地膜11上に形成されたバッファ膜12と、バッファ膜12上に離間して形成されたソース電極15s及びドレイン電極15dと、そのソース電極15s及びドレイン電極15dの間を埋めるように形成された絶縁層19と、それらの上に形成された多結晶シリコン膜13と、多結晶シリコン膜13上に形成された絶縁膜14と、絶縁膜14上に形成されたゲート電極15gと、それらを覆うようにして設けられた保護膜18とを有しているが、本発明の薄膜トランジスタ基板の製造方法は、この形態の薄膜トランジスタ基板に対しても適用できる。   A TFT element portion 1C having a forward staggered top gate structure shown in FIG. 2C includes a plastic substrate 10, a base film 11 formed on the plastic substrate 10 as necessary, and the base film 11 The buffer film 12 formed above, the source electrode 15s and the drain electrode 15d formed on the buffer film 12 apart from each other, and the insulating layer 19 formed so as to fill the space between the source electrode 15s and the drain electrode 15d. A polycrystalline silicon film 13 formed thereon, an insulating film 14 formed on the polycrystalline silicon film 13, a gate electrode 15g formed on the insulating film 14, and so as to cover them However, the method for manufacturing a thin film transistor substrate of the present invention can also be applied to the thin film transistor substrate of this embodiment.

以下、実施例と比較例により本発明を更に詳しく説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.

(実施例1)
まず、絶縁性基板10として厚さ0.7mmのガラス基板を用意し、このガラス基板の片面にバッファ膜12として厚さ500nmの酸化シリコン膜をRFマグネトロンスパッタリング法により成膜した。酸化シリコン膜の成膜にあたっては、酸化シリコンをターゲットとして用い、成膜雰囲気はアルゴン(Ar)ガスと酸素(O)ガスとの混合雰囲気(酸素ガスの割合は25体積%)とした。また、成膜圧力は0.5Paとし、投入電力は2.0kWとし、基板温度は室温とした。
Example 1
First, a glass substrate having a thickness of 0.7 mm was prepared as the insulating substrate 10, and a silicon oxide film having a thickness of 500 nm was formed as a buffer film 12 on one surface of the glass substrate by an RF magnetron sputtering method. In forming the silicon oxide film, silicon oxide was used as a target, and the film formation atmosphere was a mixed atmosphere of argon (Ar) gas and oxygen (O 2 ) gas (the ratio of oxygen gas was 25% by volume). The film forming pressure was 0.5 Pa, the input power was 2.0 kW, and the substrate temperature was room temperature.

次に、酸化シリコン膜が形成された絶縁性基板10をスパッタ装置から取り出すことなく、かつスパッタ装置の成膜チャンバー内を非酸化性雰囲気に保ったまま、そのスパッタ装置を非晶質シリコン膜形成装置としてシリコン製ターゲットを用いたRFマグネトロンスパッタリング法により上記の酸化シリコン膜上に厚さ50nmの未終端非晶質シリコン膜21aを成膜した。このとき、成膜雰囲気は非酸化性のArガス雰囲気とし、成膜圧力0.2Pa、投入電力2.0kW、基板温度室温の条件の下に成膜を行った。   Next, the amorphous silicon film is formed on the sputtering apparatus without removing the insulating substrate 10 on which the silicon oxide film is formed from the sputtering apparatus and keeping the inside of the deposition chamber of the sputtering apparatus in a non-oxidizing atmosphere. An unterminated amorphous silicon film 21a having a thickness of 50 nm was formed on the silicon oxide film by RF magnetron sputtering using a silicon target as an apparatus. At this time, the film formation atmosphere was a non-oxidizing Ar gas atmosphere, and film formation was performed under conditions of a film formation pressure of 0.2 Pa, an input power of 2.0 kW, and a substrate temperature of room temperature.

次いで、非酸化性のArガス雰囲気の非晶質シリコン膜形成装置内を大気解放することなく、酸化保護膜30として厚さ100nmの酸化ケイ素膜をRFマグネトロンスパッタリング法により成膜した。この酸化ケイ素膜の成膜にあたっては、酸化シリコンをターゲットとして用い、成膜雰囲気はアルゴン(Ar)ガスと酸素(O)ガスとの混合雰囲気(酸素ガスの割合は25体積%)とした。また、成膜圧力は0.5Paとし、投入電力は2kWとし、基板温度は室温とした。 Next, a silicon oxide film having a thickness of 100 nm was formed as the oxidation protective film 30 by the RF magnetron sputtering method without releasing the inside of the non-oxidizing Ar gas atmosphere amorphous silicon film forming apparatus to the atmosphere. In forming the silicon oxide film, silicon oxide was used as a target, and the film formation atmosphere was a mixed atmosphere of argon (Ar) gas and oxygen (O 2 ) gas (the ratio of oxygen gas was 25% by volume). The film forming pressure was 0.5 Pa, the input power was 2 kW, and the substrate temperature was room temperature.

次いで、未終端非晶質シリコン膜21a上に酸化保護膜30を形成した薄膜トランジスタ基板形成用中間構造物を、非晶質シリコン膜を形成するスパッタ装置のチャンバーから取り出し、大気環境下で、レーザーアニールにより多結晶化を行う多結晶シリコン膜形成装置内に搬送した。その後、多結晶シリコン膜形成装置内を所定の非酸化性雰囲気(真空雰囲気)にした後、レーザーアニールを行った。   Next, the intermediate structure for forming the thin film transistor substrate in which the oxidation protective film 30 is formed on the unterminated amorphous silicon film 21a is taken out from the chamber of the sputtering apparatus for forming the amorphous silicon film, and laser annealing is performed in an atmospheric environment. Were transferred into a polycrystalline silicon film forming apparatus for polycrystallization. Thereafter, the inside of the polycrystalline silicon film forming apparatus was set to a predetermined non-oxidizing atmosphere (vacuum atmosphere), and then laser annealing was performed.

レーザーアニールによる多結晶化処理によって、多結晶シリコン膜13を得た。上記の多結晶化処理は、1パルスのエネルギー密度が平均300mJ/cm で、パルス幅が30n秒である波長308nmのXeClエキシマパルスレーザー光を用いて、1照射スポット当たり5パルスのレーザー光を照射することにより行った。このようにして得られた多結晶シリコン膜13は、表面に白濁が認められない良好な膜であり、反射率から求めたその結晶化率は80%であった。 A polycrystalline silicon film 13 was obtained by a polycrystallization process by laser annealing. The above polycrystallization treatment uses 5 pulses of laser light per irradiation spot using XeCl excimer pulsed laser light having a wavelength of 308 nm with an average energy density of 300 mJ / cm 2 and a pulse width of 30 ns. Performed by irradiation. The polycrystalline silicon film 13 thus obtained was a good film with no white turbidity on the surface, and the crystallization rate obtained from the reflectance was 80%.

(実施例2)
実施例1において、ガラス基板上にバッファ膜12と未終端非晶質シリコン膜21aを形成した後、非酸化性のArガス雰囲気の非晶質シリコン膜形成装置内を大気解放することなく、酸化保護膜30として厚さ100nmの窒化アルミニウム膜をRFマグネトロンスパッタリング法により成膜した。窒化アルミニウム膜の成膜にあたっては、アルミニウムをターゲットとして用い、成膜雰囲気はアルゴン(Ar)ガスと窒素(N)ガスとの混合雰囲気(窒素ガスの割合は50体積%)とした。また、成膜圧力は0.3Paとし、投入電力は2kWとし、基板温度は室温とした。その後実施例1と同様にエキシマレーザーアニールで多結晶化処理を施したところ、白濁の見られない良好な多結晶シリコン膜13が得られた。
(Example 2)
In Example 1, after the buffer film 12 and the unterminated amorphous silicon film 21a are formed on the glass substrate, the inside of the amorphous silicon film forming apparatus in the non-oxidizing Ar gas atmosphere is not released to the atmosphere. As the protective film 30, an aluminum nitride film having a thickness of 100 nm was formed by an RF magnetron sputtering method. In forming the aluminum nitride film, aluminum was used as a target, and the film formation atmosphere was a mixed atmosphere of argon (Ar) gas and nitrogen (N 2 ) gas (the ratio of nitrogen gas was 50% by volume). The film forming pressure was 0.3 Pa, the input power was 2 kW, and the substrate temperature was room temperature. Thereafter, a polycrystallizing process was performed by excimer laser annealing in the same manner as in Example 1. As a result, a good polycrystalline silicon film 13 without white turbidity was obtained.

(実施例3)
実施例1において、ガラス基板上にバッファ膜12を形成した後、基板をチャンバーから取り出し、非酸化雰囲気のCVD成膜装置に入れ、プラズマCVD法で成膜温度250℃で水素化非晶質シリコン膜を形成した。その後、基板をCVD装置から取り出し、再度スパッタ装置に入れ、非酸化雰囲気にした状態で加熱処理により、水素化非晶質シリコン膜を脱水素処理した。それに引き続き、同じスパッタ装置で、非酸化雰囲気を維持したままで、実施例1と同様に酸化防止膜を形成し、さらにエキシマレーザーアニールで多結晶化処理を施したところ、白濁の見られない良好な多結晶シリコン膜13が得られた。
(Example 3)
In Example 1, after the buffer film 12 was formed on the glass substrate, the substrate was taken out of the chamber, placed in a CVD film forming apparatus in a non-oxidizing atmosphere, and hydrogenated amorphous silicon at a film forming temperature of 250 ° C. by plasma CVD. A film was formed. Thereafter, the substrate was taken out of the CVD apparatus, put into the sputtering apparatus again, and the hydrogenated amorphous silicon film was dehydrogenated by heat treatment in a non-oxidizing atmosphere. Subsequently, an anti-oxidation film was formed in the same sputtering apparatus while maintaining a non-oxidizing atmosphere in the same manner as in Example 1, and further subjected to a polycrystallization process by excimer laser annealing. A polycrystalline silicon film 13 was obtained.

(比較例1)
実施例1において、未終端非晶質シリコン膜21aを形成した後に、非酸化性のArガス雰囲気の非晶質シリコン膜形成装置内を大気解放し、未終端非晶質シリコン膜21aが成膜された基板を非晶質シリコン膜形成装置から取り出し、この基板を、大気環境下で、レーザーアニールにより多結晶化を行う多結晶シリコン膜形成装置内に搬送した。このとき、非晶質シリコン膜21aを形成した非晶質シリコン膜形成装置を大気解放してから、基板を多結晶シリコン膜形成装置内に設置し、その装置内を真空引きするまでの所要時間は3日間であった。その後、実施例1と同様の条件で多結晶化処理を施して、多結晶シリコン膜13を得たがその膜内には白濁化が見られた。
(Comparative Example 1)
In Example 1, after the unterminated amorphous silicon film 21a is formed, the inside of the amorphous silicon film forming apparatus in the non-oxidizing Ar gas atmosphere is released to the atmosphere, and the unterminated amorphous silicon film 21a is formed. The substrate thus taken out was taken out from the amorphous silicon film forming apparatus, and this substrate was transported into a polycrystalline silicon film forming apparatus for polycrystallization by laser annealing in an atmospheric environment. At this time, the time required from the release of the amorphous silicon film forming apparatus on which the amorphous silicon film 21a is formed to the atmosphere to the installation of the substrate in the polycrystalline silicon film forming apparatus and the evacuation of the apparatus. Was 3 days. Thereafter, a polycrystallization process was performed under the same conditions as in Example 1 to obtain a polycrystalline silicon film 13, but white turbidity was observed in the film.

(比較例2)
実施例1において、未終端非晶質シリコン膜21aを形成した後に、非酸化性のArガス雰囲気の非晶質シリコン膜形成装置内を大気解放し、その後、酸化防止膜形成装置内に入れ、実施例1と同様に酸化防止膜を形成し、さらにエキシマレーザーアニールで多結晶化処理を施したところ、多結晶シリコン膜13には白濁化が見られた。
(Comparative Example 2)
In Example 1, after the unterminated amorphous silicon film 21a is formed, the amorphous silicon film forming apparatus in a non-oxidizing Ar gas atmosphere is released to the atmosphere, and then placed in the antioxidant film forming apparatus. When an antioxidant film was formed in the same manner as in Example 1 and further subjected to a polycrystallization process by excimer laser annealing, the polycrystalline silicon film 13 was found to be clouded.

(比較例3)
実施例3において、脱水素処理した後、非酸化性雰囲気を大気解放して基板を装置内から取り出した。その後、酸化防止膜形成装置内に入れ、実施例1と同様に酸化防止膜を形成し、さらにエキシマレーザーアニールで多結晶化処理を施したところ、多結晶シリコン膜13には白濁化が見られた。
(Comparative Example 3)
In Example 3, after the dehydrogenation treatment, the non-oxidizing atmosphere was released to the atmosphere and the substrate was taken out from the apparatus. Thereafter, the film was placed in an antioxidant film forming apparatus, an antioxidant film was formed in the same manner as in Example 1, and further subjected to a polycrystallization process by excimer laser annealing. As a result, whitening of the polycrystalline silicon film 13 was observed. It was.

1,1A,1B,1C TFT素子部
10 プラスチック基材
11 下地膜
12 バッファ膜
13 多結晶シリコン膜
13s ソース側拡散領域
13c チャネル領域
13d ドレイン側拡散領域
14 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
19 絶縁膜
21a 非晶質シリコン膜
21p 多結晶シリコン膜
22 レーザーアニール
23 レジスト膜
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
30 酸化保護膜
1, 1A, 1B, 1C TFT element portion 10 Plastic base material 11 Base film 12 Buffer film 13 Polycrystalline silicon film 13s Source side diffusion region 13c Channel region 13d Drain side diffusion region 14 Insulating film 15s Source electrode 15g Gate electrode 15d Drain electrode DESCRIPTION OF SYMBOLS 18 Protective film 19 Insulating film 21a Amorphous silicon film 21p Polycrystalline silicon film 22 Laser annealing 23 Resist film 24 Ion implantation 25 Energy beam 26 Contact hole 28 High-pressure steam 30 Oxidation protective film

Claims (9)

基板上に非晶質シリコン膜を形成する非晶質シリコン膜形成工程と、
前記非晶質シリコン膜上に酸化保護膜を形成する酸化保護膜形成工程と、
前記酸化保護膜上からレーザーを照射して前記非晶質シリコン膜を多結晶シリコン膜に変化させる多結晶シリコン膜形成工程と、を少なくとも有し、
前記非晶質シリコン膜形成工程と前記酸化保護膜形成工程とを、該非晶質シリコン膜形成工程で使用するチャンバー内で連続して行うことを特徴とする薄膜トランジスタ基板の製造方法。
An amorphous silicon film forming step of forming an amorphous silicon film on the substrate;
An oxidation protection film forming step of forming an oxidation protection film on the amorphous silicon film;
A polycrystalline silicon film forming step of changing the amorphous silicon film into a polycrystalline silicon film by irradiating laser on the oxidation protective film,
A method of manufacturing a thin film transistor substrate, wherein the amorphous silicon film forming step and the oxidation protective film forming step are continuously performed in a chamber used in the amorphous silicon film forming step.
前記非晶質シリコン膜をスパッタリング法又は400℃以上の成膜温度で行う減圧若しくはプラズマCVD法で形成する、請求項1に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。   2. The method of manufacturing a thin film transistor substrate according to claim 1, wherein the amorphous silicon film is formed by a sputtering method or a reduced pressure or plasma CVD method performed at a film forming temperature of 400 ° C. or higher. 前記基板が樹脂基板であり、前記非晶質シリコン膜及び前記酸化保護層をスパッタリング法で形成する、請求項1に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。   2. The method of manufacturing a thin film transistor substrate according to claim 1, wherein the substrate is a resin substrate, and the amorphous silicon film and the oxidation protection layer are formed by a sputtering method. 基板上に非晶質シリコン膜を減圧若しくはプラズマCVD法で形成する非晶質シリコン膜形成工程と、
前記非晶質シリコン膜を400℃以上に加熱して非晶質シリコン膜の水素含有量を減少させる脱水素工程と、
前記非晶質シリコン膜上に酸化保護膜を形成する酸化保護膜形成工程と、
前記酸化保護膜上からレーザーを照射して前記非晶質シリコン膜を多結晶シリコン膜に変化させる多結晶シリコン膜形成工程と、を少なくとも有し、
前記非晶質シリコン膜脱水素工程と前記酸化保護膜形成工程とを、該非晶質シリコン膜脱水素工程で使用するチャンバー内で連続して行うことを特徴とする薄膜トランジスタ基板の製造方法。
An amorphous silicon film forming step of forming an amorphous silicon film on the substrate by reduced pressure or plasma CVD;
A dehydrogenation step of reducing the hydrogen content of the amorphous silicon film by heating the amorphous silicon film to 400 ° C. or higher;
An oxidation protection film forming step of forming an oxidation protection film on the amorphous silicon film;
A polycrystalline silicon film forming step of changing the amorphous silicon film into a polycrystalline silicon film by irradiating laser on the oxidation protective film,
A method of manufacturing a thin film transistor substrate, wherein the amorphous silicon film dehydrogenation step and the oxidation protection film formation step are continuously performed in a chamber used in the amorphous silicon film dehydrogenation step.
前記酸化保護膜をスパッタリング法で形成する、請求項4に記載の薄膜トランジスタ基板の製造方法。   The manufacturing method of the thin-film transistor substrate of Claim 4 which forms the said oxidation protective film by sputtering method. 基材と、該基材上に形成された非晶質シリコン膜と、該非晶質シリコン膜上に形成された酸化保護膜とを少なくとも有することを特徴とする薄膜トランジスタ基板形成用中間構造物。   An intermediate structure for forming a thin film transistor substrate, comprising: a base material; an amorphous silicon film formed on the base material; and an oxidation protective film formed on the amorphous silicon film. 前記酸化保護膜が酸化ケイ素膜、窒化ケイ素膜又は酸化アルミニウム膜である、請求項4に記載の薄膜トランジスタ基板形成用中間構造物。   The intermediate structure for forming a thin film transistor substrate according to claim 4, wherein the oxidation protection film is a silicon oxide film, a silicon nitride film, or an aluminum oxide film. 前記非晶質シリコン膜がスパッタリング法又は400℃以上の成膜温度で行う減圧若しくはプラズマCVD法により形成された未終端非晶質シリコン膜である、請求項6又は7に記載の薄膜トランジスタ基板形成用中間構造物。   8. The thin film transistor substrate forming device according to claim 6, wherein the amorphous silicon film is an unterminated amorphous silicon film formed by a sputtering method or a reduced pressure or plasma CVD method performed at a film forming temperature of 400 ° C. or more. Intermediate structure. 前記基板が樹脂基板であり、前記非晶質シリコン膜及び前記酸化保護層がスパッタリング法により形成された膜である、請求項6〜8のいずれか1項に記載の薄膜トランジスタ基板形成用中間構造物。   The intermediate structure for forming a thin film transistor substrate according to any one of claims 6 to 8, wherein the substrate is a resin substrate, and the amorphous silicon film and the oxidation protection layer are films formed by a sputtering method. .
JP2009127172A 2009-05-27 2009-05-27 Method of manufacturing thin film transistor substrate, and intermediate structure for forming thin film transistor substrate Withdrawn JP2010278095A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009127172A JP2010278095A (en) 2009-05-27 2009-05-27 Method of manufacturing thin film transistor substrate, and intermediate structure for forming thin film transistor substrate

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009127172A JP2010278095A (en) 2009-05-27 2009-05-27 Method of manufacturing thin film transistor substrate, and intermediate structure for forming thin film transistor substrate

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2010278095A true JP2010278095A (en) 2010-12-09

Family

ID=43424818

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009127172A Withdrawn JP2010278095A (en) 2009-05-27 2009-05-27 Method of manufacturing thin film transistor substrate, and intermediate structure for forming thin film transistor substrate

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2010278095A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104658898A (en) * 2013-11-22 2015-05-27 上海和辉光电有限公司 Method for manufacturing low-temperature polycrystalline silicon film
CN108933080A (en) * 2018-07-25 2018-12-04 武汉华星光电技术有限公司 A kind of preparation method of polysilicon membrane and thin film transistor (TFT)
US10679851B2 (en) 2018-07-25 2020-06-09 Wuhan China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd. Poly-silicon thin film and preparation method of thin film transistor

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104658898A (en) * 2013-11-22 2015-05-27 上海和辉光电有限公司 Method for manufacturing low-temperature polycrystalline silicon film
CN108933080A (en) * 2018-07-25 2018-12-04 武汉华星光电技术有限公司 A kind of preparation method of polysilicon membrane and thin film transistor (TFT)
US10679851B2 (en) 2018-07-25 2020-06-09 Wuhan China Star Optoelectronics Technology Co., Ltd. Poly-silicon thin film and preparation method of thin film transistor

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI322463B (en) Method of irradiating laser, laser irradiation system, and manufacturing method of semiconductor device
KR100881992B1 (en) Method of manufacturing a semiconductor device
JP2005303299A (en) Electronic device and method of manufacturing the same
WO2015123913A1 (en) Method for manufacturing low-temperature polycrystalline silicon thin-film transistor and array substrate
CN104538310A (en) Preparation method of low-temperature polycrystalline silicon film, TFT, array base plate and display device
JP5066361B2 (en) Thin film transistor and manufacturing method thereof
JP2007220918A (en) Laser annealing method, thin-film semiconductor device, manufacturing method thereof, display, and manufacturing method thereof
JP3190517B2 (en) Manufacturing method of semiconductor
JP5211645B2 (en) Thin film transistor substrate and manufacturing method thereof
JP2010278095A (en) Method of manufacturing thin film transistor substrate, and intermediate structure for forming thin film transistor substrate
JP2006352119A (en) Silicon thin-film transistor and method of fabricating the same
CN104900491A (en) Thin film transistor and manufacturing method thereof and display device
CN105742370B (en) The preparation method of low-temperature polysilicon film transistor
JP2007258339A (en) Layered wiring and its manufacturing method, and semiconductor device and its manufacturing method using the same
JP2006324368A (en) Thin-film transistor mounted panel and manufacturing method therefor
JP2005340827A (en) Polycrystalline silicon film structure and manufacturing method of the same, and mafanucturing method of tft using the same
JP5217124B2 (en) Polycrystalline silicon film manufacturing method and manufacturing apparatus
JP5332030B2 (en) Thin film transistor substrate and manufacturing method thereof
JP4200530B2 (en) Thin film transistor manufacturing method
JP2006339205A (en) Method of manufacturing thin-film transistor mounting panel and manufacturing method thereof
JP2007095989A (en) Method of manufacturing thin film transistor
KR101073727B1 (en) Method for fabricating flexible top gate thin-film-transistor
JP2002043577A (en) Thin film semiconductor device and its manufacturing method
KR100611749B1 (en) Method for fabricating Thin Film Transitor
KR20110075518A (en) Method of fabricating an array substrate

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20120807