JP2510820B2 - Thin film semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Thin film semiconductor device and manufacturing method thereof

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JP2510820B2
JP2510820B2 JP4367393A JP4367393A JP2510820B2 JP 2510820 B2 JP2510820 B2 JP 2510820B2 JP 4367393 A JP4367393 A JP 4367393A JP 4367393 A JP4367393 A JP 4367393A JP 2510820 B2 JP2510820 B2 JP 2510820B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は薄膜半導体装置およびそ
の製造方法に関し、より詳細には、高品位テレビジョン
の映像を表示するのに必要な液晶パネル等に用いられる
薄膜半導体装置およびその製造方法に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film semiconductor device and a method for manufacturing the same, and more particularly to a thin film semiconductor device used for a liquid crystal panel or the like required for displaying a high-definition television image and a method for manufacturing the same. It is about.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、高品位テレビジョンの映像を液晶
パネルに表示する際には、薄膜トランジスタにより液晶
をスイッチングする方式が主流である。この薄膜トラン
ジスタにおいて、ゲート電極は不純物が添加された多結
晶シリコン層1層のみで形成されていた。この多結晶シ
リコン膜を3500Åの厚みに堆積させたとしても、そ
のシート抵抗は20Ω/□程度にしか低下しない(電子
情報通信学会技術研究報告、Si電極膜がMOS特性に
及ぼす影響、秋月誠他、SDM91−164、電気通信
学会、1991年)。
2. Description of the Related Art Conventionally, when displaying a high-definition television image on a liquid crystal panel, a method of switching a liquid crystal by a thin film transistor has been the mainstream. In this thin film transistor, the gate electrode was formed of only one polycrystalline silicon layer to which impurities were added. Even if this polycrystalline silicon film is deposited to a thickness of 3500Å, its sheet resistance is only reduced to about 20 Ω / □ (Technical report of IEICE, influence of Si electrode film on MOS characteristics, Maki Akizuki et al. , SDM 91-164, The Institute of Electrical Communication, 1991).

【0003】液晶ディスプレイに、この従来のゲート電
極を適用した場合には、次のような問題点があった。
When this conventional gate electrode is applied to a liquid crystal display, there are the following problems.

【0004】1) ゲート線の断線が線欠陥となり液晶
ディスプレイの品質を低下させ、歩留りを低下させる。
液晶ディスプレイの駆動方法としては、ゲート線に左右
両側からゲート信号を入力するのが普通である。例え
ば、ゲート線がある1点で断線していても、ゲート線に
は両側からゲート信号が入力される。しかし、ゲート線
の抵抗が高い場合にはゲート信号の遅延が無視できなく
なり、断線付近の画素の応答の遅れが目立つようにな
る。また、ゲート線とソース線の短絡があった場合に
は、この短絡点の両側のゲート線を切断して短絡の影響
をなくすことが好ましい。しかし、ゲート線の抵抗が高
いために逆に線欠陥になってしまう。ゲート線の抵抗を
低下することができれば、この両側から入力されるゲー
ト信号の遅延は問題にならない程度に小さくなり、液晶
ディスプレイの表示画面には何ら影響が発生しなくな
る。
1) Breakage of the gate line causes a line defect, which deteriorates the quality of the liquid crystal display and lowers the yield.
As a method of driving a liquid crystal display, it is usual to input gate signals to the gate lines from both left and right sides. For example, even if the gate line is broken at one point, gate signals are input to the gate line from both sides. However, when the resistance of the gate line is high, the delay of the gate signal cannot be ignored, and the delay of the response of the pixel near the disconnection becomes noticeable. Further, when there is a short circuit between the gate line and the source line, it is preferable to cut off the gate lines on both sides of this short circuit point to eliminate the influence of the short circuit. However, since the resistance of the gate line is high, a line defect will occur. If the resistance of the gate line can be reduced, the delay of the gate signals input from both sides will be small enough to cause no problem, and the display screen of the liquid crystal display will not be affected at all.

【0005】2) 従来の液晶ディスプレイでは、フリ
ッカと呼ばれる画面のちらつきや表示ムラを抑えること
ができなかった。すなわち、ゲート線に矩形パルスを入
力した際に、ゲート線の時定数τ=R×C(Rはゲート
線の抵抗、Cはゲート線の容量)が大きいと画面の中央
部では、矩形パルスの波形がなまってしまい画素トラン
ジスタの立ち上がり特性がばらついてしまう。その結
果、液晶ディスプレイ画面上にフリッカとなって現れ
る。ゲート線の抵抗が大きいと時定数τが大きくなるの
で、フリッカを抑えることができなかった。
2) In the conventional liquid crystal display, it has been impossible to suppress the flickering of the screen and the display unevenness called flicker. That is, when a rectangular pulse is input to the gate line, if the time constant τ = R × C (R is the resistance of the gate line and C is the capacitance of the gate line) of the gate line is large, the rectangular pulse of the rectangular pulse appears in the center of the screen. The waveform becomes blunt, and the rising characteristics of the pixel transistor vary. As a result, flicker appears on the LCD screen. If the resistance of the gate line is large, the time constant τ becomes large, so that flicker could not be suppressed.

【0006】このように、高品位テレビジョン用の液晶
ディスプレイに応用する場合には、上述の問題が特に顕
著になる。
As described above, when applied to a liquid crystal display for high-definition television, the above-mentioned problem becomes particularly remarkable.

【0007】さらに、液晶ディスプレイに従来のゲート
電極を用いた場合には、次のような問題点があった。
Further, when the conventional gate electrode is used in the liquid crystal display, there are the following problems.

【0008】1) 従来通りに不純物を添加した多結晶
シリコン膜を用いた場合には、その膜厚を5000Åと
してもそのシート抵抗は15Ω/□程度しか低下しな
い。さらにシート抵抗を低下させるためには、膜厚を5
000Å以上にすることが必要となる。しかし、これで
は素子の表面の凹凸が大きくなり、多結晶シリコン膜上
に形成される膜あるいは配線の段差被覆性が問題とな
り、歩留りが低下する大きな要因となる。
1) When a polycrystalline silicon film to which an impurity is added as in the conventional case is used, even if the film thickness is 5000 Å, the sheet resistance is reduced by only about 15 Ω / □. To further reduce the sheet resistance, the film thickness should be 5
It is necessary to make it more than 000Å. However, in this case, the unevenness of the surface of the device becomes large, the step coverage of the film or wiring formed on the polycrystalline silicon film becomes a problem, and this becomes a major factor of reducing the yield.

【0009】2) ゲート電極の抵抗を低下させるため
にシリサイドを用いた場合、シリサイドが大きな応力を
受けることが問題となる。ここで、線膨張係数の値を比
較してみると、石英基板の線膨張係数が5.5×10-7
/℃であるのに対してMoSi2 およびWSi2 の線膨
張係数は、それぞれ、8.25×10-6/℃および6.
25×10-6/℃であるので、シリサイドの線膨張係数
は石英基板の線膨張係数に対して一桁以上も大きい(半
導体研究、第24巻、1986年、工業調査会)。従っ
て、石英基板上に形成されたシリサイド膜は応力を受け
て、このシリサイド膜にクラック等が発生しやすくな
り、このことは歩留りの低減の原因となる。
2) When silicide is used to reduce the resistance of the gate electrode, there is a problem that the silicide receives a large stress. Here, comparing the values of the coefficient of linear expansion, the coefficient of linear expansion of the quartz substrate is 5.5 × 10 −7.
/ ° C., The coefficient of linear expansion of MoSi 2 and WSi 2 is 8.25 × 10 −6 / ° C. And 6.
Since it is 25 × 10 −6 / ° C., the coefficient of linear expansion of silicide is larger than the coefficient of linear expansion of a quartz substrate by one digit or more (Semiconductor Research, Vol. 24, 1986, Industrial Research Committee). Therefore, the silicide film formed on the quartz substrate receives stress, and cracks or the like are likely to occur in the silicide film, which causes a reduction in yield.

【0010】一方、薄膜トランジスタのオフリーク電流
が大きいと、画素の保持特性が劣化するため、優れた液
晶ディスプレイを実現するためには、オフリーク電流を
低減させることが必要となる。通常の薄膜トランジスタ
のオフ領域におけるリーク電流は、ドレイン領域の近傍
の電界強度に強く依存しており、ゲート電圧をオフ側に
大きくするとオフリーク電流が大きくはね上がる。オフ
リーク電流を低減させるためには、LDD(Light
ly Doped Drain)構造あるいはオフセッ
トゲート構造を形成することが有効であることが知られ
ている。しかし、従来のLDD構造あるいはオフセット
ゲート構造においては、異方性エッチングを利用してゲ
ート電極側壁を設けるなどの複雑な工程が必要であっ
た。
On the other hand, if the off-leakage current of the thin film transistor is large, the retention characteristic of the pixel is deteriorated. Therefore, it is necessary to reduce the off-leakage current in order to realize an excellent liquid crystal display. The leak current in the off region of a normal thin film transistor strongly depends on the electric field strength in the vicinity of the drain region, and when the gate voltage is increased to the off side, the off leak current remarkably increases. In order to reduce the off-leakage current, LDD (Light
It is known that it is effective to form a ly doped drain structure or an offset gate structure. However, in the conventional LDD structure or offset gate structure, complicated steps such as providing a gate electrode sidewall by utilizing anisotropic etching are required.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】このような従来の問題
点を解決するためには、ゲート電極のシート抵抗値を従
来の抵抗値の約3分の1である5〜8Ω/□程度に低下
させる必要がある。この方法の一つとして、最下層に多
結晶シリコン膜、中間層にシリサイド膜および最上層に
多結晶シリコン膜を積層した3層構造を1回のフォトエ
ッチングによりパターニングする方法が報告されている
(Proceedings of the12th I
nternational Display Rese
archConference,Japan Disp
lay,P2−6,Mo−Polycide Gate
High−Temperature Poly−Si
TFTs for HDTV LCDs,I.Yuda
saka et al,pp.451〜454,199
2)。
In order to solve such a conventional problem, the sheet resistance value of the gate electrode is lowered to about 5 to 8 Ω / □ which is about one third of the conventional resistance value. Need to let. As one of the methods, there is reported a method of patterning a three-layer structure in which a polycrystalline silicon film is laminated on the lowermost layer, a silicide film is laminated on the intermediate layer and a polycrystalline silicon film is laminated on the uppermost layer by one photoetching ( Proceedings of the12th I
international Display Rese
archConfence, Japan Disp
lay, P2-6, Mo-Polycide Gate
High-Temperature Poly-Si
TFTs for HDTV LCDs, I.S. Yuda
saka et al, pp. 451-454,199
2).

【0012】図5は、多結晶シリコン/シリサイド/多
結晶シリコンの3層膜を1回のフォトエッチングにより
3層ゲート電極を構成した場合の薄膜トランジスタの模
式的断面図である。
FIG. 5 is a schematic sectional view of a thin film transistor in the case where a three-layer film of polycrystalline silicon / silicide / polycrystalline silicon forms a three-layer gate electrode by one-time photoetching.

【0013】図5において、絶縁基板51上には半導体
薄膜52,ソース領域53およびドレイン領域54が形
成されている。ソース領域53およびドレイン領域54
には、それぞれ、ソース電極510およびドレイン電極
511より電圧が印加される。ゲート絶縁膜55には、
最下層の多結晶シリコン膜56,シリサイド膜57およ
び最上層の多結晶シリコン膜58がこの順序で形成され
て、全体として3層ゲート電極を構成している。59は
層間絶縁膜である。
In FIG. 5, a semiconductor thin film 52, a source region 53 and a drain region 54 are formed on an insulating substrate 51. Source region 53 and drain region 54
A voltage is applied to each of the source electrode 510 and the drain electrode 511. The gate insulating film 55 has
The lowermost polycrystalline silicon film 56, the silicide film 57, and the uppermost polycrystalline silicon film 58 are formed in this order to form a three-layer gate electrode as a whole. Reference numeral 59 is an interlayer insulating film.

【0014】図5に示した薄膜トランジスタを作製する
に当り、オフセットゲート構造を形成するためにゲート
電極を過剰にエッチングすると、シリサイド膜57のエ
ッチング速度が最も大きい。従って、中間層のシリサイ
ド膜57が異常にエッチングされてオーバーハング形状
となってしまう。その結果、層間絶縁膜59の段差上に
おける被覆性が悪くなり、この層間絶縁膜59上に形成
される配線(不図示)の断線率が大きくなってしまう。
このために、3層ゲート電極を低抵抗化して、かつオフ
セットゲート構造の半導体装置を実現することは困難で
あった。
In manufacturing the thin film transistor shown in FIG. 5, if the gate electrode is excessively etched to form an offset gate structure, the silicide film 57 has the highest etching rate. Therefore, the silicide film 57 of the intermediate layer is abnormally etched, resulting in an overhang shape. As a result, the coverage on the step of the interlayer insulating film 59 deteriorates, and the disconnection rate of the wiring (not shown) formed on the interlayer insulating film 59 increases.
Therefore, it has been difficult to reduce the resistance of the three-layer gate electrode and realize a semiconductor device having an offset gate structure.

【0015】そこで、本発明の目的は、上述した問題点
を解消し、オフリーク電流が小さく、しかもゲート線抵
抗が低く、低抵抗なゲート電極を用いてオフセットゲー
ト構造を容易に実現することのできる薄膜半導体装置お
よびその製造方法を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to easily realize an offset gate structure by using a gate electrode having a small off leak current, a low gate line resistance and a low resistance. A thin film semiconductor device and a method for manufacturing the same are provided.

【0016】[0016]

【課題を解決するための手段】このような目的を達成す
るために、本発明の薄膜半導体装置は、ソース領域、ド
レイン領域およびゲート絶縁膜を有する薄膜半導体装置
において、前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極
とを有し、該ゲート電極は前記ゲート絶縁膜上に形成さ
れ、不純物が添加された第1の多結晶シリコン膜と該第
1の多結晶シリコン膜上に形成されたシリサイド膜との
2層膜と、前記2層膜上に形成され、不純物が添加され
た第2の多結晶シリコン膜とを有し、前記2層膜の幅
は、前記ソース領域と前記ドレイン領域との間のチャネ
ル長よりも短く、前記2層膜は前記第2の多結晶シリコ
ン膜により覆われていることを特徴とする。
In order to achieve such an object, the thin film semiconductor device of the present invention is a thin film semiconductor device having a source region, a drain region and a gate insulating film, and is formed on the gate insulating film. And a silicide film formed on the first polycrystalline silicon film, wherein the gate electrode is formed on the gate insulating film, and the first polycrystalline silicon film added with impurities is formed on the gate insulating film. And a second polycrystalline silicon film formed on the two-layer film and having impurities added thereto, and the width of the two-layer film is equal to that of the source region and the drain region. The channel length is shorter than the inter-channel length, and the two-layer film is covered with the second polycrystalline silicon film.

【0017】さらに、本発明の薄膜半導体装置の製造方
法は、絶縁基板上に半導体層を形成し、該半導体層上に
ゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上に
不純物が添加された第1の多結晶シリコン膜を形成する
工程と、前記第1の多結晶シリコン膜上にシリサイド膜
を形成し、前記第1の多結晶シリコン膜と前記シリサイ
ド膜との2層膜をパターニングして、前記2層膜のパタ
ーン寸法をドレイン領域とソース領域との間のチャネル
長よりも短くする工程と、当該パターニングされた前記
2層膜を不純物が添加された第2の多結晶シリコン膜を
用いて覆う工程とを含むことを特徴とする。
Further, in the method of manufacturing a thin film semiconductor device of the present invention, a step of forming a semiconductor layer on an insulating substrate, forming a gate insulating film on the semiconductor layer, and adding an impurity to the gate insulating film. Forming a first polycrystalline silicon film, forming a silicide film on the first polycrystalline silicon film, and patterning a two-layer film including the first polycrystalline silicon film and the silicide film. A step of making a pattern dimension of the two-layer film shorter than a channel length between a drain region and a source region, and a step of forming the patterned two-layer film with a second polycrystalline silicon film doped with impurities. And a step of using and covering.

【0018】[0018]

【作用】本発明によれば、多結晶シリコン膜/シリサイ
ド膜の2層膜のパターンの幅を薄膜トランジスタのチャ
ネル長よりも狭くしたので、2層膜は最上層の多結晶シ
リコン膜により完全に覆われオーバーハングや逆テーパ
ー形状にならない。従って、層間絶縁膜の段差上におけ
る被覆性が良好となり、この層間絶縁膜上に形成される
配線の断線を防止することができる。これにより、ゲー
ト線の低抵抗化と共にオフリーク電流も低減することが
できる。
According to the present invention, since the width of the pattern of the two-layer film of polycrystalline silicon film / silicide film is made narrower than the channel length of the thin film transistor, the two-layer film is completely covered by the uppermost polycrystalline silicon film. No overhang or reverse taper shape. Therefore, the coverage on the step of the interlayer insulating film is improved, and the disconnection of the wiring formed on the interlayer insulating film can be prevented. As a result, the resistance of the gate line can be reduced and the off-leakage current can be reduced.

【0019】また、本発明によれば、シリサイド膜を用
いたオフセットゲート構造の半導体装置を採用すること
ができるので、ゲート線のシート抵抗値を、従来の多結
晶シリコンの抵抗値の25Ω/□から3分の1の8Ω/
□程度に低減することができる。
Further, according to the present invention, since the semiconductor device having the offset gate structure using the silicide film can be adopted, the sheet resistance value of the gate line is 25Ω / □ which is the resistance value of the conventional polycrystalline silicon. From 1/3 to 8Ω /
□ It can be reduced to a degree.

【0020】さらにまた、本発明によれば、オフセット
ゲート構造の3層のゲート電極のうち、最下層を不純物
が添加された多結晶シリコン膜を用いて形成することに
より、絶縁基板とシリサイド膜との応力を緩和すること
ができる。従って、シリサイド膜のクラック等の線膨張
係数の違いに起因する欠陥をなくすことができる。ま
た、シリサイド膜の絶縁基板への密着性も改善されるの
で、フォトエッチングの時に密着力の不足から生じる異
常エッチングを防止することができる。一方、シリサイ
ド膜は非常に大きな凹凸の表面を有しているが、最上層
に多結晶シリコン膜を積層させることにより、この表面
の凹凸はならされて平坦な表面を得ることができる。そ
の結果、ゲート電極上に積層される酸化膜の密着性が改
善され、この酸化膜にコンタクトホールを開口する場合
の異常エッチングが解消される。
Furthermore, according to the present invention, among the three layers of gate electrodes of the offset gate structure, the lowermost layer is formed by using an impurity-doped polycrystalline silicon film, whereby the insulating substrate and the silicide film are formed. The stress of can be relaxed. Therefore, it is possible to eliminate defects such as cracks in the silicide film due to the difference in linear expansion coefficient. Further, since the adhesion of the silicide film to the insulating substrate is also improved, it is possible to prevent abnormal etching caused by insufficient adhesion during photoetching. On the other hand, the silicide film has a very large uneven surface, but by stacking a polycrystalline silicon film on the uppermost layer, this uneven surface can be smoothed and a flat surface can be obtained. As a result, the adhesion of the oxide film laminated on the gate electrode is improved, and abnormal etching when a contact hole is opened in this oxide film is eliminated.

【0021】その上、本発明によれば、ゲート線には左
右両側からゲート信号が送られるので、ゲート線に断線
が生じたとしてもゲート線の抵抗が十分に小さいので信
号遅延が小さくなる。従って、ソース線とゲート線の短
絡が生じたとしても、この短絡点の両側のゲート線を切
断することによって短絡欠陥をなくすることができる。
Further, according to the present invention, since the gate signal is sent to the gate line from both the left and right sides, even if the gate line is broken, the resistance of the gate line is sufficiently small and the signal delay is reduced. Therefore, even if a short circuit occurs between the source line and the gate line, the short circuit defect can be eliminated by cutting the gate lines on both sides of this short circuit point.

【0022】[0022]

【実施例】以下、図面を参照しつつ本発明の実施例を詳
細に説明する。本実施例においては3層ゲート電極を有
する薄膜トランジスタ(TFT)に応用した場合につい
て説明するが、これに限定されないことは勿論である。
Embodiments of the present invention will now be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, the case of application to a thin film transistor (TFT) having a three-layer gate electrode will be described, but it goes without saying that the invention is not limited to this.

【0023】まず、非晶質絶縁基板上に、非晶質半導体
薄膜を成膜する。非晶質絶縁基板としては、石英基板,
ガラス基板,窒化膜あるいはSiO2 等を例示すること
ができる。基板としては非晶質絶縁基板だけではなく、
サファイア基板,MgO・Al23 ,BP,CaF2
等の結晶性絶縁基板を用いることもできる。
First, an amorphous semiconductor thin film is formed on an amorphous insulating substrate. As the amorphous insulating substrate, a quartz substrate,
Examples thereof include a glass substrate, a nitride film, SiO 2 and the like. The substrate is not only an amorphous insulating substrate,
Sapphire substrate, MgO / Al 2 O 3 , BP, CaF 2
It is also possible to use a crystalline insulating substrate such as.

【0024】石英基板を用いる場合、プロセス温度は1
200℃程度まで許容されるが、ガラス基板を用いる場
合は600℃以下の低温プロセスに制限される。以下の
実施例では石英基板を用い、半導体薄膜としてプラズマ
CVD法によるシリコン薄膜を固相成長させた場合につ
いて説明する。勿論、プラズマCVD法だけではなく、
減圧CVD法,EB蒸着法,スパッタリング法あるいは
MBE法を用いて成膜した多結晶シリコン薄膜などをさ
らに固相成長させた膜、あるいは気相成長膜でも本発明
を実現することができる。
When a quartz substrate is used, the process temperature is 1
Up to about 200 ° C is allowed, but when a glass substrate is used, it is limited to a low temperature process of 600 ° C or lower. In the following examples, a case where a quartz substrate is used and a silicon thin film is grown as a semiconductor thin film by plasma CVD will be described. Of course, not only the plasma CVD method,
The present invention can also be realized by a film obtained by further solid-phase growing a polycrystalline silicon thin film formed by a low pressure CVD method, an EB vapor deposition method, a sputtering method or an MBE method, or a vapor phase growth film.

【0025】図1(a)ないし図1(e)は、本実施例
の薄膜トランジスタの製造方法を示す工程図である。
FIGS. 1A to 1E are process drawings showing a method of manufacturing the thin film transistor of this embodiment.

【0026】プラズマCVD装置を用い、石英基板21
上に、SiH4 とH2 との混合ガスを、13.56MH
zの高周波グロー放電により分解させて非晶質シリコン
膜22を堆積させた(図1(a))。混合ガスのSiH
4 分圧は10〜20%、薄膜堆積中のプラズマCVD装
置の内圧は0.5〜1.5Torr程度である。石英基
板21の温度は250℃以下、180℃程度が適してい
る。赤外吸収測定より結合水素量を求めると、約8at
omic%であった。非晶質シリコン膜22の堆積前の
チャンバーをフレオンを用いて洗浄し、続いて堆積させ
た非晶質シリコン膜22は2×1018cm-3のフッ素を
含んでいた。従って、本実施例においては、フレオンを
用いて洗浄した後、ダミーの堆積を行ってから、実際の
堆積を行った。あるいは、フレオンによる洗浄を廃止
し、ビーズ処理等の別の方法でチャンバー中の洗浄を行
う。
A quartz substrate 21 is used by using a plasma CVD apparatus.
A mixed gas of SiH 4 and H 2 was added on the top of the layer at 13.56 MH.
The amorphous silicon film 22 was deposited by decomposing it by a high frequency glow discharge of z (FIG. 1A). SiH of mixed gas
The partial pressure of 4 is 10 to 20%, and the internal pressure of the plasma CVD apparatus during thin film deposition is about 0.5 to 1.5 Torr. The temperature of the quartz substrate 21 is preferably 250 ° C. or lower, about 180 ° C. When the amount of bound hydrogen is calculated from infrared absorption measurement, it is about 8 at
It was mic%. The chamber before the deposition of the amorphous silicon film 22 was washed with Freon, and the amorphous silicon film 22 deposited subsequently contained 2 × 10 18 cm −3 of fluorine. Therefore, in this example, after cleaning with Freon, dummy deposition was performed and then actual deposition was performed. Alternatively, the cleaning with Freon is abolished, and the inside of the chamber is cleaned by another method such as bead treatment.

【0027】続いて、非晶質シリコン膜22を、400
℃〜500℃で熱処理して水素を放出させた。この工程
は、水素の爆発的な脱離を防ぐことを目的としている。
Then, the amorphous silicon film 22 is formed into 400
Heat treatment was performed at ℃ to 500 ℃ to release hydrogen. This process is intended to prevent the explosive desorption of hydrogen.

【0028】次に、非晶質シリコン膜22を固相成長さ
せ、固相成長シリコン薄膜23を形成した(図1
(b))。固相成長方法は、石英管による炉アニールが
便利である。アニール雰囲気としては、窒素ガス,水素
ガス,アルゴンガス,ヘリウムガスなどを用いる。1×
10-6から1×10-10 Torrの高真空雰囲気でアニ
ールを行ってもよい。固相成長アニール温度は500℃
〜700℃とする。このような低温アニールでは選択的
に、結晶成長の活性化エネルギーの小さな結晶方位を持
つ結晶粒のみが成長し、しかもゆっくりと大きく成長し
た。アニール温度を600℃として、アニール時間を1
6時間かけて固相成長させることにより2μm以上の大
粒径シリコン薄膜が得られた。
Next, the amorphous silicon film 22 is solid phase grown to form a solid phase grown silicon thin film 23 (FIG. 1).
(B)). As a solid phase growth method, furnace annealing with a quartz tube is convenient. As the annealing atmosphere, nitrogen gas, hydrogen gas, argon gas, helium gas, or the like is used. 1 x
Annealing may be performed in a high vacuum atmosphere of 10 −6 to 1 × 10 −10 Torr. Solid phase growth annealing temperature is 500 ° C
-700 degreeC. In such low temperature annealing, selectively, only the crystal grains having a crystal orientation with a small activation energy for crystal growth grow, and slowly grow large. Annealing time is 1 with annealing temperature of 600 ℃
By performing solid phase growth for 6 hours, a large grain silicon thin film of 2 μm or more was obtained.

【0029】次に、固相成長シリコン薄膜23をフォト
リソグラフィ法によって島状にパターニングした(図1
(c))。
Next, the solid-phase-grown silicon thin film 23 was patterned into islands by photolithography (FIG. 1).
(C)).

【0030】次に、ゲート酸化膜24を固相成長シリコ
ン薄膜23上に形成した(図1(d))。ゲート酸化膜
24の形成方法としては、LPCVD法,光励起CVD
法,プラズマCVD法,ECRプラズマCVD法,高真
空蒸着法,プラズマ酸化法あるいは高圧酸化法などのよ
うな500℃以下の低温成長法を例示することができ
る。この低温成長法で成膜されたゲート酸化膜24は、
熱処理することによってより緻密で界面準位の少ない優
れた膜となった。非晶質絶縁基板として石英基板21を
用いる場合は、熱酸化法を用いることができる。この熱
酸化法にはdry酸化法とwet酸化法とがある。約8
00℃以上においては酸化膜が生成された。石英基板2
1を用いるには、例えば、1000℃以上のなるべく高
い温度でdry酸化させるのが適している。ゲート酸化
膜24の膜厚は、500Åから1500Å程度が適して
いる。
Next, a gate oxide film 24 was formed on the solid phase grown silicon thin film 23 (FIG. 1 (d)). As a method for forming the gate oxide film 24, LPCVD method, photoexcitation CVD
The low temperature growth method of 500 ° C. or lower, such as a plasma CVD method, a plasma CVD method, an ECR plasma CVD method, a high vacuum vapor deposition method, a plasma oxidation method or a high pressure oxidation method can be exemplified. The gate oxide film 24 formed by this low temperature growth method is
By heat treatment, an excellent film with higher density and less interface states was obtained. When the quartz substrate 21 is used as the amorphous insulating substrate, the thermal oxidation method can be used. This thermal oxidation method includes a dry oxidation method and a wet oxidation method. About 8
An oxide film was formed at temperatures above 00 ° C. Quartz substrate 2
To use 1, it is suitable to carry out dry oxidation at a temperature as high as possible, for example, 1000 ° C. or higher. A suitable film thickness of the gate oxide film 24 is about 500Å to 1500Å.

【0031】ゲート酸化膜24を形成した後、必要に応
じてボロンをチャネリングイオン注入し、チャネルドー
プしてもよい。これは、Nチャネル薄膜トランジスタの
閾値(スレッショホールド)電圧がマイナス側にシフト
することを防ぐことを目的としている。非晶質シリコン
膜22が堆積した膜厚が500〜1500Å程度の場合
は、ボロンのドーズ量は1×1012〜5×1012cm-2
程度が適している。非晶質シリコン膜22の膜厚が50
0Å以下の薄い場合にはボロンのドーズ量を少なくし、
目安としては1×1012cm-2以下にする。また、非晶
質シリコン膜22の膜厚が1500Å以上の厚い場合に
はボロンのドーズ量を多くし、目安としては5×1012
cm-2以上にする。
After the gate oxide film 24 is formed, boron may be channel-implanted and channel-doped if necessary. This is intended to prevent the threshold voltage of the N-channel thin film transistor from shifting to the negative side. When the thickness of the amorphous silicon film 22 deposited is about 500 to 1500Å, the dose amount of boron is 1 × 10 12 to 5 × 10 12 cm -2.
The degree is suitable. The thickness of the amorphous silicon film 22 is 50
If the thickness is less than 0Å, reduce the dose of boron,
As a guide, it should be 1 × 10 12 cm -2 or less. Further, when the thickness of the amorphous silicon film 22 is thicker than 1500 Å, the dose amount of boron is increased, and as a guide, it is 5 × 10 12.
cm -2 or more.

【0032】チャネリングイオン注入の代わりに、非晶
質シリコン膜22の堆積時にボロンを添加してもよい。
これは、シリコン膜堆積時にチャンバー中にシランガス
と共にジボランガス(B26 )を流して反応させるこ
とによって得られる。
Instead of channeling ion implantation, boron may be added at the time of depositing the amorphous silicon film 22.
This can be obtained by flowing diborane gas (B 2 H 6 ) together with silane gas into the chamber during the deposition of the silicon film to cause a reaction.

【0033】次に、3層ゲート電極の作製プロセスに移
る。最下層に不純物が添加された多結晶シリコン膜25
を石英基板21およびゲート酸化膜24上に成膜した
(図1(e))。まず、拡散法を用いた成膜方法につい
て説明する。LPCVD法等の方法により多結晶シリコ
ン膜25を堆積させて、その後、900〜1000℃の
POCl3 拡散法によりPを多結晶シリコン膜25に添
加する。この時、多結晶シリコン膜25上には薄い酸化
膜が被覆されているので、フッ酸を含む水溶液でこの酸
化膜を除去する。イオン注入法によりPを添加する方法
もある。その他にドープト(doped)多結晶シリコ
ン膜を堆積させることにより最下層膜とする方法もあ
る。これは、SiO2 ガスとPH3 ガスとの混合ガスを
分解させることにより成膜する方法である。LPCVD
法では500〜700℃での熱分解、PECVD法では
グロー放電分解によって不純物が添加された多結晶シリ
コン膜が成膜される。PECVD法では300℃程度で
非晶質シリコン膜を成膜することができる。前述したよ
うな固相成長法により、このドープト非晶質シリコン膜
を高品質な多結晶シリコン膜に成長させることも有効な
方法である。
Next, the process for producing a three-layer gate electrode will be described. Polycrystalline silicon film 25 with impurities added to the bottom layer
Was formed on the quartz substrate 21 and the gate oxide film 24 (FIG. 1E). First, a film forming method using the diffusion method will be described. A polycrystalline silicon film 25 is deposited by a method such as the LPCVD method, and then P is added to the polycrystalline silicon film 25 by a POCl 3 diffusion method at 900 to 1000 ° C. At this time, since the polycrystalline silicon film 25 is covered with a thin oxide film, the oxide film is removed with an aqueous solution containing hydrofluoric acid. There is also a method of adding P by an ion implantation method. In addition, there is also a method of forming a lowermost layer film by depositing a doped polycrystalline silicon film. This is a method of forming a film by decomposing a mixed gas of SiO 2 gas and PH 3 gas. LPCVD
In the method, a polycrystalline silicon film to which impurities are added is formed by thermal decomposition at 500 to 700 ° C. and by glow discharge decomposition in the PECVD method. With the PECVD method, an amorphous silicon film can be formed at about 300 ° C. It is also an effective method to grow this doped amorphous silicon film into a high quality polycrystalline silicon film by the solid phase growth method as described above.

【0034】上記のような方法で1×1019cm-3以上
のPが添加された多結晶シリコン膜25を500〜20
00Å程度の厚みに堆積させた。
The polycrystalline silicon film 25 to which P of 1 × 10 19 cm -3 or more is added by the method as described above is 500 to 20.
It was deposited to a thickness of about 00Å.

【0035】続いて、図2(a)ないし図2(d)の製
造工程について説明する。
Next, the manufacturing process shown in FIGS. 2A to 2D will be described.

【0036】多結晶シリコン膜25上に中間層のシリサ
イド膜26を成膜し、多結晶シリコン膜/シリサイド膜
の2層膜を形成した(図2(a))。シリサイドの成膜
方法としては、別々のるつぼから高融点金属とシリコン
を同時に蒸着させるコーエバポレーション(coeva
poration)法、あるいは合金ターゲットによる
DCマグネトロンスパッタリング法、二つのターゲット
から交互にスパッタ蒸着を行い高融点金属とシリコンと
の積層膜を形成してその後熱処理によりシリサイドを形
成する方法(co−deposition)、あるい
は、MoF6 ,WF6 等の高融点金属のハロゲン化物の
ガスとシランガス(SiH4 )の気体とのCVD法等を
例示することができる。シリサイド膜26の組成比の制
御性が優れている点から、このシリサイド膜26の形成
法の中で高融点金属とシリコンとの混晶ターゲットを用
いたスパッタリング法がよく用いられている。
An intermediate silicide film 26 was formed on the polycrystalline silicon film 25 to form a two-layer film of polycrystalline silicon film / silicide film (FIG. 2 (a)). As a method for forming a silicide film, a co-evaporation method in which a refractory metal and silicon are simultaneously vapor-deposited from different crucibles is used.
position) method, or DC magnetron sputtering method using an alloy target, a method of forming a laminated film of refractory metal and silicon by alternately performing sputter deposition from two targets, and then forming a silicide by heat treatment (co-deposition), Alternatively, a CVD method or the like using a gas of a halide of a refractory metal such as MoF 6 or WF 6 and a gas of a silane gas (SiH 4 ) can be exemplified. Among the methods for forming the silicide film 26, the sputtering method using a mixed crystal target of a refractory metal and silicon is often used because of the excellent controllability of the composition ratio of the silicide film 26.

【0037】シリサイドとしては、CoSi2 ,NiS
i,TiSi2 ,MoSi2 あるいはWSi2 を例示す
ることができる。
As the silicide, CoSi 2 , NiS
Examples thereof include i, TiSi 2 , MoSi 2 and WSi 2 .

【0038】例えば、シリサイド膜26としてMoSi
2 膜を用いる場合には、MoSi3.5 等のようなストキ
オメトリィ(化学量論)よりもシリコンリッチな組成比
を有する混晶ターゲットを用いてスパッタリングする。
これは成膜された膜をストイキオメトリィな組成に近づ
けることと、応力を緩和させることを目的としている。
膜厚については、先にも述べたように、シリサイド膜2
6と石英基板21とを比較するとその線膨張係数は1桁
以上も異なるので、シリサイド膜26の膜厚は厚くても
2500Å程度が限界である。これ以上の膜厚にする
と、シリサイド膜26自身にクラックが発生してしまう
可能性がある。
For example, as the silicide film 26, MoSi
When two films are used, sputtering is performed using a mixed crystal target having a composition ratio richer in silicon than stoichiometry (stoichiometry) such as MoSi 3.5 .
This aims at bringing the formed film close to a stoichiometric composition and relaxing the stress.
Regarding the film thickness, as described above, the silicide film 2
6 and the quartz substrate 21 are different from each other in linear expansion coefficient by one digit or more, the limit is about 2500 Å even if the thickness of the silicide film 26 is large. If the thickness is larger than this, cracks may occur in the silicide film 26 itself.

【0039】次に、フォトリソグラフィ法により、多結
晶シリコン膜/シリサイド膜の2層膜(ポリサイド膜)
をパターニングする(図2(b))。この時、ポリサイ
ド膜のパターンの幅は、薄膜トランジスタのチャネル長
よりも少なくとも2μm以上狭くする。上層にあるシリ
サイド膜26のエッチング速度は多結晶シリコン膜25
のエッチング速度よりも大きいので、オーバーハングや
逆テーパー形状にならない。
Next, a two-layer film (polycide film) of polycrystalline silicon film / silicide film is formed by photolithography.
Is patterned (FIG. 2B). At this time, the width of the polycide film pattern is at least 2 μm or more narrower than the channel length of the thin film transistor. The etching rate of the silicide film 26 in the upper layer depends on the polycrystalline silicon film 25.
Since it is faster than the etching rate of, the overhang and the reverse taper shape are not formed.

【0040】続いて、最上層の不純物が添加された多結
晶シリコン膜27を成膜した(図2(c))。この成膜
方法については、これまでに述べてきたのでここでの詳
しい説明は省略する。ただし、シリサイド膜26の表面
が酸化されることを防止するために、できるだけ400
℃以下の低温成膜方法が望ましい。LPCVD法でも、
400℃以下のチャンバー内に基板を載置した後に、チ
ャンバーを所定の温度に昇温させて成膜すれば問題はな
い。3層全体の厚さから考えると、最上層の多結晶シリ
コン膜27の膜厚は1000Å程度が適している。
Then, a polycrystalline silicon film 27 having the uppermost layer doped with impurities was formed (FIG. 2C). Since this film forming method has been described so far, detailed description thereof is omitted here. However, in order to prevent the surface of the silicide film 26 from being oxidized, 400
A low temperature film forming method of ℃ or less is desirable. Even with the LPCVD method,
There is no problem if the substrate is placed in a chamber at 400 ° C. or lower and then the chamber is heated to a predetermined temperature to form a film. Considering the total thickness of the three layers, the uppermost polycrystalline silicon film 27 preferably has a film thickness of about 1000 Å.

【0041】次に、多結晶シリコン膜/シリサイド膜の
2層膜のパターンを完全に覆うようにレジストマスク2
8を形成し、最上層の不純物が添加された多結晶シリコ
ン膜27をエッチングした(図2の(d))。多結晶シ
リコン膜/シリサイド膜の2層膜のパターン端とレジス
トマスク28のパターン端との距離L1 は、少なくとも
1μm以上とした。最上層の不純物が添加された多結晶
シリコン膜27のパターンとレジストマスク28のパタ
ーンが同じになったところでエッチングを終了した。エ
ッチングはドライエッチング装置を用いて行った。通常
は、フレオンガス(CF4 )をプラズマ放電させること
によって多結晶シリコン膜25あるいはシリサイド膜2
6あるいはポリサイド膜等をプラズマエッチングする。
この時、酸素ガス(O2 )を混合させるとマスクとなっ
ているレジストもエッチング除去しながらゲート電極を
加工していくことになる。従って、テーパー形状のゲー
ト電極が形成される。酸素ガスの分圧を大きくすると、
よりなだらかなテーパー形状になった。このように、酸
素ガスの分圧比によりゲート電極のテーパー形状を制御
することができた。
Next, the resist mask 2 is formed so as to completely cover the pattern of the polycrystalline silicon film / silicide film two-layer film.
8 was formed, and the uppermost impurity-added polycrystalline silicon film 27 was etched ((d) of FIG. 2). The distance L 1 between the pattern end of the two-layer film of the polycrystalline silicon film / silicide film and the pattern end of the resist mask 28 was at least 1 μm or more. Etching was completed when the pattern of the uppermost impurity-doped polycrystalline silicon film 27 and the pattern of the resist mask 28 became the same. Etching was performed using a dry etching device. Usually, the polycrystalline silicon film 25 or the silicide film 2 is formed by plasma-discharging Freon gas (CF 4 ).
6 or polycide film is plasma etched.
At this time, if oxygen gas (O 2 ) is mixed, the gate electrode is processed while the resist serving as the mask is also removed by etching. Therefore, a tapered gate electrode is formed. If the partial pressure of oxygen gas is increased,
It became a more gentle taper shape. Thus, the taper shape of the gate electrode could be controlled by the partial pressure ratio of oxygen gas.

【0042】次に、図3(a)ないし図3(d)の製造
工程について説明する。イオン注入法により、不純物の
イオンビーム212を第1の半導体層にアクセプター型
またはドナー型の不純物を高濃度にイオン注入し、自己
整合的にソース領域210およびドレイン領域211を
形成した(図3(a))。
Next, the manufacturing process shown in FIGS. 3A to 3D will be described. By an ion implantation method, an impurity ion beam 212 is implanted into the first semiconductor layer with a high concentration of acceptor-type or donor-type impurities to form the source region 210 and the drain region 211 in a self-aligned manner (see FIG. a)).

【0043】ここで、ソース領域210およびドレイン
領域211とチャネル領域との境界は、最上層の不純物
が添加された多結晶シリコン膜27のパターンとオーバ
ーラップしていないので、オフセットゲート構造を形成
することができる。
Here, since the boundaries between the source region 210 and the drain region 211 and the channel region do not overlap with the pattern of the uppermost impurity-doped polycrystalline silicon film 27, an offset gate structure is formed. be able to.

【0044】アクセプター型の不純物としては、ボロン
(B)等を用いる。ドナー型の不純物としては、リン
(P)あるいはひ素(As)等を用いる。不純物の添加
方法としては、イオン注入法の他に、レーザードーピン
グ法あるいはプラズマドーピング法などの方法がある。
絶縁性非晶質材料としての石英基板21を用いた場合に
は熱拡散法を使うことができる。不純物のドーズ量は、
1×1014から1×1017cm-2程度とした。不純物濃
度に換算すると、ソース領域210およびドレイン領域
211において不純物が約1×1019cm-3から1×1
22cm-3程度であった。
Boron (B) or the like is used as the acceptor type impurity. As the donor type impurity, phosphorus (P), arsenic (As), or the like is used. As a method for adding impurities, there is a method such as a laser doping method or a plasma doping method other than the ion implantation method.
When the quartz substrate 21 as the insulating amorphous material is used, the thermal diffusion method can be used. The dose of impurities is
It was set to about 1 × 10 14 to 1 × 10 17 cm −2 . Converted to the impurity concentration, the impurity concentration in the source region 210 and the drain region 211 is approximately 1 × 10 19 cm −3 to 1 × 1.
It was about 0 22 cm -3 .

【0045】続いて、レジストマスク28をマスクとし
て、最上層の不純物が添加された多結晶シリコン膜27
をさらに過剰にエッチングして、このパターンを細らせ
た(図3(b))。レジストマスク28の端と最上層の
不純物が添加された多結晶シリコン膜27のパターン端
との距離L2 は、少なくとも1μm以上とした。このL
2 をオフセット長と呼ぶ。L2 は1μmから1.5μm
が適している。
Subsequently, with the resist mask 28 as a mask, the uppermost impurity-added polycrystalline silicon film 27 is used.
Was further excessively etched to narrow this pattern (FIG. 3B). The distance L 2 between the edge of the resist mask 28 and the pattern edge of the uppermost impurity-doped polycrystalline silicon film 27 was at least 1 μm or more. This L
2 is called the offset length. L 2 is 1 μm to 1.5 μm
Is suitable.

【0046】レジストマスク28を剥離した後、層間絶
縁膜214を積層した(図3(c))。層間絶縁膜21
4の材料としては、酸化膜あるいは窒化膜などを用い
る。絶縁性が良好ならば膜厚はいくらでもよいが、数千
Åから数μm程度が普通である。ここで、窒化膜の形成
方法としては、LPCVD法あるいはプラズマCVD法
などが簡単である。反応には、アンモニアガス(NH
3 )とシランガスと窒素ガスとの混合ガス、あるいはシ
ランガスと窒素ガスとの混合ガスなどを用いる。続い
て、層間絶縁膜214の緻密化とソース領域210およ
びドレイン領域211の活性化と結晶性の回復を目的と
して活性化アニールを行う。活性化アニールの条件とし
ては、N2 ガス雰囲気中において800〜1000℃程
度に低温化し、アニール時間を20分ないし1時間程度
とする。900〜1000℃において20分程度のアニ
ールにより不純物はかなり活性化される。800〜90
0℃においては20分から1時間のアニールをする。一
方、始めに500〜800℃で1〜20時間程度のアニ
ールにより結晶性を充分に回復させた後、900〜10
00℃の高温で活性化させるという2段階活性化アニー
ル法も効果がある。また、赤外線ランプまたはハロゲン
ランプを用いたRTA(Rapid Thermal
Annealing)法も効果がある。さらには、レー
ザービーム等を用いたレーザー活性化法を利用すること
も効果がある。
After removing the resist mask 28, an interlayer insulating film 214 was laminated (FIG. 3C). Interlayer insulating film 21
As the material of 4, an oxide film or a nitride film is used. The insulating layer may have any thickness as long as it has a good insulating property, but it is usually several thousand Å to several μm. Here, as a method for forming the nitride film, the LPCVD method or the plasma CVD method is simple. Ammonia gas (NH
3 ) and a mixed gas of silane gas and nitrogen gas, or a mixed gas of silane gas and nitrogen gas. Subsequently, activation annealing is performed for the purpose of densification of the interlayer insulating film 214, activation of the source region 210 and drain region 211, and recovery of crystallinity. As the conditions of activation annealing, the temperature is lowered to about 800 to 1000 ° C. in an N 2 gas atmosphere, and the annealing time is set to about 20 minutes to 1 hour. The impurities are considerably activated by annealing for about 20 minutes at 900 to 1000 ° C. 800-90
Anneal at 20 ° C. for 20 minutes to 1 hour. On the other hand, after the crystallinity is sufficiently recovered by annealing at 500 to 800 ° C. for about 1 to 20 hours, 900 to 10
A two-step activation annealing method of activating at a high temperature of 00 ° C is also effective. In addition, RTA (Rapid Thermal) using an infrared lamp or a halogen lamp
The Annealing method is also effective. Furthermore, it is also effective to use a laser activation method using a laser beam or the like.

【0047】次に、水素プラズマ法、あるいは水素イオ
ン注入法、あるいはプラズマ窒化膜からの水素の拡散法
などの方法を用いて水素イオンを導入すると、結晶粒界
に存在するダングリングボンドや、ゲート酸化膜の界面
などに存在する欠陥や、ソース領域210,ドレイン領
域211とチャネル部との接合部に存在する欠陥が不活
性化される。このような水素化工程は、層間絶縁膜21
4を積層する前に行ってもよい。または、後に述べるソ
ース電極とドレイン電極を形成してから水素化工程を行
ってもよい。
Next, when hydrogen ions are introduced by a method such as a hydrogen plasma method, a hydrogen ion implantation method, or a hydrogen diffusion method from a plasma nitride film, a dangling bond existing at a crystal grain boundary or a gate is formed. Defects existing at the interface of the oxide film and defects existing at the junction between the source region 210, the drain region 211 and the channel are inactivated. Such a hydrogenation process is performed by the interlayer insulating film 21.
It may be performed before stacking 4. Alternatively, the hydrogenation step may be performed after forming a source electrode and a drain electrode described later.

【0048】次に、層間絶縁膜214にコンタクトホー
ルをフォトエッチングにより形成し、ソース電極215
およびドレイン電極216を形成した(図3(d))。
ソース電極215およびドレイン電極216は、アルミ
ニウムあるいはクロムなどの金属材料で形成する。この
ようにして図4に示される薄膜トランジスタを形成し
た。
Next, a contact hole is formed in the interlayer insulating film 214 by photoetching, and the source electrode 215 is formed.
And the drain electrode 216 was formed (FIG.3 (d)).
The source electrode 215 and the drain electrode 216 are formed of a metal material such as aluminum or chromium. Thus, the thin film transistor shown in FIG. 4 was formed.

【0049】以上薄膜トランジスタを例として説明した
が、バイポーラトランジスタあるいはヘテロ接合バイポ
ーラトランジスタなどの薄膜を利用した素子に対して
も、本発明を応用することができる。また、三次元デバ
イスのようなSOI技術を利用した素子に対しても、本
発明を応用することができる。
Although the thin film transistor has been described above as an example, the present invention can be applied to an element using a thin film such as a bipolar transistor or a heterojunction bipolar transistor. Further, the present invention can be applied to an element using SOI technology such as a three-dimensional device.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ゲート線が低抵抗化されるので、ゲート線の時定数τが
低減する。従って、画像の中央と端での画素トランジス
タの立ち上がり特性が均一になる。その結果、フリッカ
あるいは表示ムラを低減することができる。しかも、ゲ
ート線のライン容量を低減させなくてもよいので、画素
の保持特性が低下することはない。このように、本発明
によれば、画素保持特性を低下させることなく、フリッ
カあるいは表示ムラの極めて少ない液晶ディスプレイを
実現することができる。さらに、ゲート線が低抵抗化さ
れるので、付加的な画素保持容量線を廃止することが可
能になる。従って、開口率が向上し、その結果、非常に
明るい液晶ディスプレイを実現することが可能となる。
As described above, according to the present invention,
Since the resistance of the gate line is reduced, the time constant τ of the gate line is reduced. Therefore, the rising characteristics of the pixel transistor at the center and the edge of the image become uniform. As a result, flicker or display unevenness can be reduced. Moreover, since the line capacitance of the gate line does not have to be reduced, the pixel retention characteristics do not deteriorate. As described above, according to the present invention, it is possible to realize a liquid crystal display with extremely little flicker or display unevenness without deteriorating the pixel holding characteristic. Furthermore, since the resistance of the gate line is reduced, it is possible to eliminate the additional pixel holding capacitance line. Therefore, the aperture ratio is improved, and as a result, a very bright liquid crystal display can be realized.

【0051】さらにまた、本発明によれば、ゲート線の
低抵抗化と共にオフリーク電流も低減することができる
ので、薄膜トランジスタの特性向上に対して非常に大き
な効果が期待される。高品位テレビジョン用のTFTに
関しては、投影型のディスプレイとして構成するため
に、ライトバルブ等が要求されることから4インチ程度
の大きなTFTパネルを作成しなければならない。この
ように長いゲート線を有するパネルを作成する場合に、
本発明の効果は一段と大きくなる。
Furthermore, according to the present invention, since the resistance of the gate line can be reduced and the off-leakage current can be reduced, a very large effect can be expected for improving the characteristics of the thin film transistor. Regarding a TFT for a high-definition television, a light valve or the like is required in order to configure it as a projection type display, so that a large TFT panel of about 4 inches must be prepared. When creating a panel with such long gate lines,
The effect of the present invention is further enhanced.

【0052】オフセットゲート構造を有しているので、
画素の保持特性が改善される。さらに、消費電流の低減
に対しても大きな効果が期待される。
Since it has an offset gate structure,
The pixel retention characteristics are improved. Furthermore, a great effect is expected in reducing the current consumption.

【0053】その上、固相成長法を用いることによっ
て、非晶質絶縁基板上に結晶性の優れたシリコン薄膜を
作成することが可能となったのでSOI技術の発展に大
きく寄与するものである。ゲート線の低抵抗化は、固相
成長等の方法で改善された薄膜トランジスタの特性を最
大限に引き出し、非常に優れた液晶ディスプレイを実現
する上で大きな効果がある。
Furthermore, by using the solid phase growth method, it becomes possible to form a silicon thin film having excellent crystallinity on an amorphous insulating substrate, which greatly contributes to the development of SOI technology. . Lowering the resistance of the gate line has a great effect in maximizing the characteristics of the thin film transistor improved by a method such as solid phase growth and realizing a very excellent liquid crystal display.

【0054】本発明を、光電変換素子とその走査回路を
同一チップ内に集積した密着型イメージセンサに応用し
た場合には、読み取り速度の高速化、高解像度化、さら
に階調をとる場合に非常に大きな効果を生みだす。高解
像度化が達成されるとカラー読み取り用密着型イメージ
センサへの応用も容易となる。勿論、電源電圧の低減、
消費電流の低減、信頼性の向上に対してもその効果が大
きい。また、低温プロセスによって作製することができ
るので、密着型イメージセンサーチップの長尺化が可能
となり、一本のチップでA4サイズあるいはA3サイズ
のような大型ファクシミリ用の読み取り装置が実現でき
る。従って、センサーチップの二本継ぎのような手数が
かかり信頼性の悪い技術を回避することができ、実装歩
留りも向上する。
When the present invention is applied to a contact-type image sensor in which a photoelectric conversion element and its scanning circuit are integrated in the same chip, it is extremely useful in increasing the reading speed, increasing the resolution, and obtaining gradation. Produce a great effect on. If higher resolution is achieved, it will be easier to apply to a contact image sensor for color reading. Of course, reduction of power supply voltage,
The effect is great also for reduction of current consumption and improvement of reliability. Further, since it can be manufactured by a low temperature process, the contact type image sensor chip can be lengthened, and a single-chip chip can realize a reading device for a large-sized facsimile of A4 size or A3 size. Therefore, it is possible to avoid the technique of unreliableness such as double joining of the sensor chips, and to improve the mounting yield.

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

【図1】本発明の実施例である薄膜トランジスタの製造
工程を示す模式的断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of a thin film transistor which is an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の実施例である薄膜トランジスタの製造
工程を示す模式的断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of a thin film transistor which is an embodiment of the present invention.

【図3】本発明の実施例である薄膜トランジスタの製造
工程を示す模式的断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing a manufacturing process of a thin film transistor which is an embodiment of the present invention.

【図4】図1ないし図3の製造工程により製造された薄
膜トランジスタの模式的断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of a thin film transistor manufactured by the manufacturing process of FIGS.

【図5】従来の薄膜トランジスタを示す模式的断面図で
ある。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing a conventional thin film transistor.

【符号の説明】 21 石英基板 23 固相成長シリコン薄膜 24 ゲート酸化膜 25 多結晶シリコン膜 26 シリサイド膜 27 多結晶シリコン膜 28 レジストマスク 210 ソース領域 211 ドレイン領域[Explanation of Codes] 21 Quartz Substrate 23 Solid Phase Growth Silicon Thin Film 24 Gate Oxide Film 25 Polycrystalline Silicon Film 26 Silicide Film 27 Polycrystalline Silicon Film 28 Resist Mask 210 Source Region 211 Drain Region

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ソース領域、ドレイン領域およびゲート
絶縁膜を有する薄膜半導体装置において、 前記ゲート絶縁膜上に形成されたゲート電極とを有し、 該ゲート電極は前記ゲート絶縁膜上に形成され、不純物
が添加された第1の多結晶シリコン膜と該第1の多結晶
シリコン膜上に形成されたシリサイド膜との2層膜と、
前記2層膜上に形成され、不純物が添加された第2の多
結晶シリコン膜とを有し、 前記2層膜の幅は、前記ソース領域と前記ドレイン領域
との間のチャネル長よりも短く、前記2層膜は前記第2
の多結晶シリコン膜により覆われていることを特徴とす
る薄膜半導体装置。
1. A thin film semiconductor device having a source region, a drain region and a gate insulating film, comprising: a gate electrode formed on the gate insulating film, the gate electrode being formed on the gate insulating film, A two-layer film of a first polycrystalline silicon film to which impurities are added and a silicide film formed on the first polycrystalline silicon film;
A second polycrystalline silicon film formed on the two-layer film and having impurities added thereto, and the width of the two-layer film is shorter than a channel length between the source region and the drain region. , The two-layer film is the second
A thin film semiconductor device characterized by being covered with the polycrystalline silicon film of.
【請求項2】 絶縁基板上に半導体層を形成し、該半導
体層上にゲート絶縁膜を形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜上に不純物が添加された第1の多結晶
シリコン膜を形成する工程と、 前記第1の多結晶シリコン膜上にシリサイド膜を形成
し、前記第1の多結晶シリコン膜と前記シリサイド膜と
の2層膜をパターニングして、前記2層膜のパターン寸
法をドレイン領域とソース領域との間のチャネル長より
も短くする工程と、 当該パターニングされた前記2層膜を不純物が添加され
た第2の多結晶シリコン膜を用いて覆う工程とを含むこ
とを特徴とする薄膜半導体装置の製造方法。
2. A step of forming a semiconductor layer on an insulating substrate and forming a gate insulating film on the semiconductor layer; and forming a first polycrystalline silicon film to which impurities are added on the gate insulating film. A step of forming a silicide film on the first polycrystalline silicon film, patterning a two-layer film of the first polycrystalline silicon film and the silicide film, and setting a pattern dimension of the two-layer film to a drain. A step of shortening the channel length between the region and the source region, and a step of covering the patterned two-layer film with a second polycrystalline silicon film to which an impurity is added. Method for manufacturing thin film semiconductor device.
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