JP3019533B2 - Method for manufacturing thin film transistor - Google Patents

Method for manufacturing thin film transistor

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JP3019533B2
JP3019533B2 JP3258997A JP25899791A JP3019533B2 JP 3019533 B2 JP3019533 B2 JP 3019533B2 JP 3258997 A JP3258997 A JP 3258997A JP 25899791 A JP25899791 A JP 25899791A JP 3019533 B2 JP3019533 B2 JP 3019533B2
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thin film
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laser beam
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祐子 関
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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】本発明は薄膜トランジスタの製造
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 method for manufacturing a thin film transistor.

【0002】[0002]

【従来の技術】液晶ディスクプレイ等の画素を駆動する
のに薄膜トランジスタが用いられる。従来はこれを、熱
CVD、またはプラズマCVDによる一括成膜、フォト
リソグラフィによるパターニング、エッチング等の工程
を経て形成していた。この方法は多工程である上、レジ
ストの塗布、除去工程を通じて、素子自体に損傷を与え
る可能性が高いため、ディスプレイが大面積化するのに
伴って、歩留が著しく低下する可能性が懸念されてい
る。
2. Description of the Related Art Thin film transistors are used to drive pixels in liquid crystal displays and the like. Conventionally, this is formed through processes such as batch film formation by thermal CVD or plasma CVD, patterning by photolithography, and etching. This method is a multi-step process, and the device itself is likely to be damaged through the steps of applying and removing the resist. Therefore, there is a concern that the yield may decrease significantly as the display area increases. Have been.

【0003】工程数短縮を実現する方法の一つとして、
レジスト工程を経ることなく、パターン薄膜形成を可能
とするレーザCVDをTFT形成に適用しようとする試
みが第51回応用物理学関係連合講演会講演番号27a
−zf−10に関らにより報告されている。この報告の
場合、ドレイン、ソース電極と半導体の間にオーミック
コンタクトを形成する際、電極上にオーミック層となる
半導体膜を形成し、ドーパント材料を塗布した後、この
塗布膜をレーザ加熱してドーパントを半導体中に拡散さ
せてオーミック層を形成しているため、オーミックコン
タクト形成で他段の工程が必要となる。
[0003] One of the methods for realizing the reduction in the number of processes is as follows.
Attempts to apply laser CVD, which enables the formation of a patterned thin film without using a resist process, to TFT formation have been made in the 51st Annual Meeting of the Japan Society of Applied Physics.
-Zf-10. In the case of this report, when forming an ohmic contact between the drain and source electrodes and the semiconductor, a semiconductor film to be an ohmic layer is formed on the electrode, and a dopant material is applied. Is diffused into a semiconductor to form an ohmic layer, so that another step is required for forming an ohmic contact.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】このような従来のフォ
トリソグラフィを用いた方法では高歩留でディスプレイ
パネルを製作することが困難であり、また従来のレーザ
を用いた直接成膜の方法では、オーミックコンタクトの
形成に多段の工程が必要である。本発明の目的はこのよ
うな従来方法の問題点を解決した成膜方法を得ることに
ある。
[Problems that the Invention is to Solve] of such a conventional follower
It is difficult to fabricate a display panel with a high yield by a method using photolithography , and a multi-step process is required to form an ohmic contact by a conventional direct film formation method using a laser. An object of the present invention is to provide a film forming method which solves such problems of the conventional method.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、上気の従来技
術の問題点を解決するために、金属薄膜形成用の原料ガ
ス雰囲気で第1のレーザ光を部分的に基板表面に照射し
て金属薄膜パターンを形成することによってドレイン、
ソースの各電極を構成した後、半導体薄膜形成用の原料
ガス雰囲気で、第2のレーザ光を前記ドレイン電極前記
ソース電極の双方を一括して覆う形状で照射して、半導
体膜を形成し、次いで絶縁膜形成用の原料ガス雰囲気で
前記第2のレーザ光を照射して、ゲート絶縁膜を形成
し、しかる後、金属薄膜形成用の原料ガス雰囲気で第3
のレーザ光を前記ドレイン電極と前記ソース電極との間
に照射してゲート電極を形成し、最後に前記ゲート電極
をマスクとしてイオンドーピングにより、前記ドレイン
電極、前記ソース電極の上部の前記半導体膜の一部を高
濃度不純物層に改質するという手段をとった。
According to the present invention, in order to solve the problems of the prior art, a first laser beam is partially irradiated to a substrate surface in a raw material gas atmosphere for forming a metal thin film. Drain by forming a metal thin film pattern
After configuring each of the source electrodes, a semiconductor film is formed by irradiating a second laser beam in a source gas atmosphere for forming a semiconductor thin film so as to cover both the drain electrode and the source electrode at once. Next, the second laser beam is irradiated in a source gas atmosphere for forming an insulating film to form a gate insulating film. Thereafter, the third laser beam is irradiated in a source gas atmosphere for forming a metal thin film.
A laser beam is irradiated between the drain electrode and the source electrode to form a gate electrode, and finally, by ion doping using the gate electrode as a mask, the drain electrode and the semiconductor film on the source electrode are formed. A measure was taken to partially modify the layer to a high concentration impurity layer.

【0006】[0006]

【作用】金属、絶縁膜、半導体膜を形成する原料ガス雰
囲気で、レーザ光を基板に照射すると、照射部分で原料
ガスの分解反応が起こり、薄膜が形成される。レーザ光
を基板に対して相対的に走引すること、あるいはレーザ
光を所望のパターン形状を有するマスクを通して転写す
ることにより、任意の形状のパターン薄膜を得ることが
できる。この成膜方法を用いて、ドレイン、ソース電極
をガラス基板上に、続いてアモルファスシリコン膜、ゲ
ート絶縁膜を順番にこれらの電極上に、最後にゲート電
極をアモルファスシリコン膜、ゲート絶縁膜を介してド
レイン、ソース電極の上方に形成することによって、オ
ーミックコンタクト層以外のTFTの構造を、フォトリ
ソグラフィ無しに得ることができる。また、ゲート電極
をマスクとして、最表面から不純物イオンをドーピング
することにより、ドレイン、ソース電極上のアモルファ
スシリコンがn+ シリコン、あるいはp+ シリコンとな
り、ドレイン、ソース電極とアモルファスシリコンとが
オーミックコンタクトで接触することになる。
When a substrate is irradiated with a laser beam in an atmosphere of a source gas for forming a metal, an insulating film, and a semiconductor film, a decomposition reaction of the source gas occurs at an irradiated portion to form a thin film. By patterning the laser light relative to the substrate or transferring the laser light through a mask having a desired pattern shape, a patterned thin film of any shape can be obtained. Using this film forming method, the drain and source electrodes are formed on a glass substrate, then the amorphous silicon film and the gate insulating film are formed on these electrodes in order, and finally the gate electrode is formed via the amorphous silicon film and the gate insulating film. By forming the TFT above the drain and source electrodes, the structure of the TFT other than the ohmic contact layer can be obtained without photolithography. Also, by doping impurity ions from the outermost surface using the gate electrode as a mask, the amorphous silicon on the drain and source electrodes becomes n + silicon or p + silicon, and the drain and source electrodes and the amorphous silicon are in ohmic contact. Will come in contact.

【0007】本発明では、パターン形成にレジストを用
いないので、半導体に対する損傷が少ない。またオーミ
ックコンタクト層もゲート電極をマスクとしたイオン注
入で得るので、ドーパントの塗布、アニール、除去とい
った多段の工程が不要である。
In the present invention, since no resist is used for pattern formation, damage to the semiconductor is small. Further, since the ohmic contact layer is also obtained by ion implantation using the gate electrode as a mask, multiple steps such as application, annealing, and removal of a dopant are not required.

【0008】[0008]

【実施例】以下石英基板上にアモルファスシリコンTF
Tを形成する場合に本発明による方法を適用した実施例
を図面を参照して説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Amorphous silicon TF on a quartz substrate
An embodiment in which the method according to the present invention is applied to forming T will be described with reference to the drawings.

【0009】図1は本発明の装置を表す模式図である。
図1(a)に示すようにチャンバ1の中のステージ3上
に、石英基板2を固定する。原料ガスとしてW(CO)
6 を用いYAGレーザ第2高調波4からの出射光レンズ
5によって石英基板2の表面に集光し、ステージ3を駆
動して、石英基板2を走引することにより、レーザ直描
Wを成膜し、ドレイン電極6、ソース電極7を形成す
る。続いて1(b)に示すように、原料ガスとして、S
2 6 を用い、ArFレーザ8からの出射光をマスク
9、レンズ10を通してドレイン電極6、ソース電極7
の両方を覆うように照射し、アモルファスシリコン膜1
1を形成する。引き続いてArFレーザの照射を止める
ことなく、原料のみを、SiH4 、N2 Oに替え、アモ
ルファスシリコン膜11の上にゲート絶縁膜として、S
iO2 膜12を形成する。続いて図1(c)に示すよう
に、原料ガスとしてW(CO)6 を用い、YAGレーザ
第2高調波4からの出射光をレンズ5によって石英基板
2の表面に集光し、ステージ3を駆動して、石英基板2
を走引することにより、レーザ直描Wを成膜し、ゲート
電極13を形成する。続いて図1(d)に示すようにイ
オン注入装置14によりゲート電極3をマスクとして、
加速電圧100〜150keVでPイオンをドーピング
しオーミックコンタクト走15を形成する。
FIG. 1 is a schematic diagram showing the apparatus of the present invention.
As shown in FIG. 1A, a quartz substrate 2 is fixed on a stage 3 in a chamber 1. W (CO) as source gas
The laser beam W is condensed on the surface of the quartz substrate 2 by the optical lens 5 emitted from the second harmonic 4 of the YAG laser using the 6 , and the stage 3 is driven to sweep the quartz substrate 2, thereby forming the laser direct writing W. Then, a drain electrode 6 and a source electrode 7 are formed. Subsequently, as shown in FIG.
Using i 2 H 6 , light emitted from an ArF laser 8 passes through a mask 9, a lens 10 and a drain electrode 6, a source electrode 7.
Irradiation so as to cover both the amorphous silicon film 1
Form one. Subsequently, without stopping the irradiation of the ArF laser , only the raw material was changed to SiH 4 and N 2 O, and a gate insulating film was formed on the amorphous silicon film 11 as a gate insulating film.
An iO 2 film 12 is formed. Subsequently, as shown in FIG. 1 (c), using W (CO) 6 as a source gas, the light emitted from the second harmonic 4 of the YAG laser is condensed on the surface of the quartz substrate 2 by the lens 5 and the stage 3 To drive the quartz substrate 2
Is formed to form a laser direct writing W, and the gate electrode 13 is formed. Subsequently, as shown in FIG. 1D, the ion implantation apparatus 14 uses the gate electrode 3 as a mask,
An ohmic contact line 15 is formed by doping P ions at an acceleration voltage of 100 to 150 keV.

【0010】ドレイン、ソース、ゲートの各電極を形成
する光源としては、必ずしもYAGレーザの第2の高調
波でなくともよい。Arレーザ、銅蒸気レーザでも構わ
ない。また電極材料としては必ずしもWである必要はな
く、Crでも構わない。この場合は原料ガスとしてCr
(CO)6 を用いる。また注入する不純物は必ずしもP
である必要はなく、Bでも構わない。
The light source for forming the drain, source and gate electrodes does not necessarily have to be the second harmonic of the YAG laser. An Ar laser or a copper vapor laser may be used. The electrode material is not necessarily required to be W, but may be Cr. In this case, Cr is used as the source gas.
(CO) 6 is used. The impurity to be implanted is not necessarily P
And B may be used.

【0011】本発明においてはレジストを一切用いない
ので、工程数が少くてすむ上、素子に損傷が加わること
もないので高歩留でTFTを形成することができる。ま
たオーミックコンタクトはイオン注入で形成するので、
ドーパントを塗布し、これを拡散する方法に比べて工数
が格段に少ない。
In the present invention, since no resist is used, the number of steps is small, and the device is not damaged, so that a TFT can be formed with a high yield. Also, since the ohmic contact is formed by ion implantation,
The number of steps is much smaller than the method of applying a dopant and diffusing the dopant.

【0012】[0012]

【発明の効果】以上説明したように本発明の方法によれ
ば、少ない工程、高歩留でTFTを形成することができ
る。
As described above, according to the method of the present invention, a TFT can be formed with a small number of steps and a high yield.

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

【図1】本発明を適用した実施例を示す模式図である。FIG. 1 is a schematic view showing an embodiment to which the present invention is applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 チャンバ 2 石英基板 3 ステージ 4 YAGレーザ第2高調波 5 レンズ 6 ドレイン電極 7 ソース電極 8 ArFレーザ 9 マスク 10 レンズ 11 アモルファスシリコン膜 12 SiO2 膜 13 ゲート電極 14 イオン注入装置 15 オーミックコンタクト層Reference Signs List 1 chamber 2 quartz substrate 3 stage 4 second harmonic of YAG laser 5 lens 6 drain electrode 7 source electrode 8 ArF laser 9 mask 10 lens 11 amorphous silicon film 12 SiO 2 film 13 gate electrode 14 ion implantation device 15 ohmic contact layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/786 H01L 21/336 H01L 21/205 H01L 21/285 H01L 21/316 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 29/786 H01L 21/336 H01L 21/205 H01L 21/285 H01L 21/316

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 金属薄膜形成用の原料ガス雰囲気でレー
ザ光を部分的に基板表面に照射して金属薄膜パターンを
形成することによってドレイン、ソースの各電極を構成
した後、半導体薄膜形成用の原料ガス雰囲気で、レーザ
光を前記ドレイン電極、前記ソース電極の双方を一括し
て覆う形状で照射して、半導体膜を形成し、次いで絶縁
膜形成用の原料ガス雰囲気でレーザ光を照射して、ゲー
ト絶縁膜を形成し、しかる後、金属薄膜形成用の原料ガ
ス雰囲気でレーザ光を前記ドレイン電極と前記ソース電
極の間に照射してゲート電極を形成し、最後に前記ゲー
ト電極をマスクとしてイオンドーピングにより、前記ド
レイン電極、前記ソース電極の上部の前記半導体膜の一
部を高濃度不純物層に改質することを特徴とする薄膜ト
ランジスタの製造方法。
1. A drain and a source electrode are formed by forming a metal thin film pattern by partially irradiating a laser beam in a source gas atmosphere for forming a metal thin film to form a metal thin film pattern. In a source gas atmosphere, a laser beam is irradiated in a shape covering both the drain electrode and the source electrode at a time to form a semiconductor film, and then a laser beam is irradiated in a source gas atmosphere for forming an insulating film. Forming a gate insulating film, and thereafter, irradiating a laser beam between the drain electrode and the source electrode in a source gas atmosphere for forming a metal thin film to form a gate electrode, and finally using the gate electrode as a mask A method of manufacturing a thin film transistor, wherein a part of the semiconductor film above the drain electrode and the source electrode is modified into a high concentration impurity layer by ion doping. Law.
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