JP3063207B2 - Method for manufacturing thin film transistor - Google Patents
Method for manufacturing thin film transistorInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】この発明は薄膜トランジスタの製
造方法に関する。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】薄膜トランジスタの製造方法には、ガラ
ス基板等からなる絶縁基板の上面にアモルファスシリコ
ン膜を形成し、このアモルファスシリコン膜にエキシマ
レーザを照射することにより該アモルファスシリコン膜
をポリシリコン膜とし、このポリシリコン膜のチャネル
形成領域を除く部分にリンイオン(不純物)を注入し、
この注入したリンイオンを活性化するために再度エキシ
マレーザを照射し、以下所定の工程を経て薄膜トランジ
スタを形成する方法がある。この場合、アモルファスシ
リコンをポリシリコン化するためのレーザ照射工程で
は、水素が急激に抜けることにより表面が凸凹になるの
を避けるために、3段階に分けて、すなわちまず180
mJ/cm2のエネルギ密度で、次いで220mJ/c
m2のエネルギ密度で、最後に260mJ/cm2のエネ
ルギ密度でレーザ照射を行っている。このとき、レーザ
ビームの約50%が反射されるので、アモルファスシリ
コン膜に実質的に入射されるエネルギ密度は260×
0.5=130mJ/cm2となる。一方、リンイオン
を活性化するためのレーザ照射工程では、ポリシリコン
の融点がリンイオンを注入されると低下し、このためエ
ネルギ密度が高すぎると膜破壊が生じてしまうので、こ
れを避けるために、220mJ/cm2の低いエネルギ
密度でレーザ照射を行っている。このとき、同じくレー
ザビームの約50%が反射されるので、ポリシリコン膜
に実質的に入射されるエネルギ密度は220×0.5=
110mJ/cm2となる。2. Description of the Related Art In a method of manufacturing a thin film transistor, an amorphous silicon film is formed on an upper surface of an insulating substrate such as a glass substrate and the amorphous silicon film is irradiated with an excimer laser to convert the amorphous silicon film into a polysilicon film. Implanting phosphorus ions (impurities) into the polysilicon film except for the channel formation region,
There is a method in which an excimer laser is irradiated again to activate the implanted phosphorus ions, and a thin film transistor is formed through a predetermined process. In this case, in the laser irradiation step for converting amorphous silicon into polysilicon, in order to prevent the surface from becoming uneven due to rapid escape of hydrogen, the laser irradiation step is divided into three steps, that is, 180 steps.
at an energy density of mJ / cm 2 , then 220 mJ / c
Laser irradiation is performed at an energy density of 260 mJ / cm 2 at an energy density of m 2 . At this time, since about 50% of the laser beam is reflected, the energy density substantially incident on the amorphous silicon film is 260 ×
0.5 = 130 mJ / cm 2 . On the other hand, in the laser irradiation step for activating phosphorous ions, the melting point of polysilicon decreases when phosphorous ions are implanted, and if the energy density is too high, film destruction occurs. Laser irradiation is performed at a low energy density of 220 mJ / cm 2 . At this time, since about 50% of the laser beam is also reflected, the energy density substantially incident on the polysilicon film is 220 × 0.5 =
It becomes 110 mJ / cm 2 .
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
このような薄膜トランジスタの製造方法では、アモルフ
ァスシリコンをポリシリコン化するためのレーザ照射と
リンイオンを活性化するためのレーザ照射の2回のレー
ザ照射を行っているので、製造工程数が多く、しかも絶
縁基板の面積が大きい場合には、エキシマレーザのスポ
ットサイズが数mm〜10mm程度とかなり小さい関係
から、スキャンさせてレーザ照射を行っており、このた
め時間がかかり、生産性が悪くコスト高になってしまう
という問題があった。なお、アモルファスシリコンをポ
リシリコン化するためのレーザ照射とリンイオンを活性
化するためのレーザ照射とを1回のレーザ照射で同時に
行うことが考えられる。しかしながら、この場合、既に
説明したように、アモルファスシリコンをポリシリコン
化するには最終的に260mJ/cm2のエネルギ密度
でレーザ照射を行うことになるので、リンイオンの注入
によりポリシリコンの融点が低下しているリンイオン
(不純物)注入領域ではエネルギ密度が高すぎて膜破壊
が生じてしまうという問題がある。この発明の目的は、
不純物注入領域で膜破壊を生じることなく、ポリシリコ
ン化と活性化とを1回のレーザ照射で同時に行うことの
できる薄膜トランジスタの製造方法を提供することにあ
る。However, in such a conventional method of manufacturing a thin film transistor, two laser irradiations of laser irradiation for converting amorphous silicon into polysilicon and laser irradiation for activating phosphorus ions are performed. Since the number of manufacturing steps is large and the area of the insulating substrate is large, since the spot size of the excimer laser is as small as several mm to 10 mm, scanning is performed and laser irradiation is performed. Therefore, there is a problem that it takes a long time, the productivity is low, and the cost is high. It is conceivable that laser irradiation for converting amorphous silicon into polysilicon and laser irradiation for activating phosphorus ions are simultaneously performed by one laser irradiation. However, in this case, as described above, in order to convert amorphous silicon into polysilicon, laser irradiation is finally performed at an energy density of 260 mJ / cm 2 , so that the melting point of polysilicon is lowered by phosphorus ion implantation. In the phosphorus ion (impurity) implanted region, there is a problem that the energy density is too high and the film is destroyed. The purpose of this invention is
It is an object of the present invention to provide a method of manufacturing a thin film transistor which can simultaneously perform polysilicon conversion and activation by one laser irradiation without causing film destruction in an impurity implantation region.
【0004】[0004]
【課題を解決するための手段】この発明は、アモルファ
スシリコン膜を形成した後、このアモルファスシリコン
膜のチャネル形成領域をビーム量調整膜および不純物注
入用マスクで覆い、不純物を注入した後、少なくとも前
記ビーム量調整膜を残した状態でレーザビームを照射す
ることにより、前記アモルファスシリコン膜の不純物注
入領域に入射されるエネルギ密度をチャネル形成領域に
入射されるエネルギ密度より低減させて、前記アモルフ
ァスシリコン膜のチャネル形成領域をポリシリコン化す
るとともに前記不純物の活性化を行うようにしたもので
ある。According to the present invention, after an amorphous silicon film is formed, a channel forming region of the amorphous silicon film is covered with a beam amount adjusting film and an impurity implantation mask. By irradiating a laser beam with the beam amount adjusting film left, the impurity injection of the amorphous silicon film is performed.
Energy density incident on the entrance region to the channel formation region
The energy density is made lower than the incident energy density to convert the channel formation region of the amorphous silicon film into polysilicon and activate the impurity.
【0005】[0005]
【作用】この発明によれば、アモルファスシリコン膜の
チャネル形成領域をビーム量調整膜および不純物注入用
マスクで覆い、不純物を注入した後、レーザビームを照
射しているので、ビーム量調整膜の有無により、チャネ
ル形成領域でのレーザビーム反射率を不純物注入領域の
それよりも適宜に小さくすることができる。このため、
例えばチャネル形成領域でのレーザビーム反射率を約4
0%とし、不純物注入領域でのそれを約50%とし、そ
して220mJ/cm2のエネルギ密度でレーザ照射を
行うと、アモルファスシリコン膜に実質的に入射される
エネルギ密度は、チャネル形成領域で220×0.6=
約130mJ/cm2となり、不純物注入領域で220
×0.5=110mJ/cm2となる。したがって、不
純物注入領域で膜破壊を生じることなく、チャネル形成
領域のポリシリコン化と不純物の活性化とを1回のレー
ザ照射で同時に行うことができる。According to the present invention, the channel forming region of the amorphous silicon film is covered with the beam amount adjusting film and the impurity implantation mask, and after the impurity is implanted, the laser beam is irradiated. Thereby, the laser beam reflectivity in the channel formation region can be appropriately made smaller than that in the impurity implantation region. For this reason,
For example, the laser beam reflectivity in the channel formation region is set to about 4
When the laser irradiation is performed at an energy density of 220 mJ / cm 2 , the energy density substantially incident on the amorphous silicon film becomes 220% in the channel formation region. × 0.6 =
About 130 mJ / cm 2 , and 220
× 0.5 = 110 mJ / cm 2 . Therefore, the polysilicon formation in the channel formation region and the activation of the impurity can be performed simultaneously by one laser irradiation without causing the film breakdown in the impurity implantation region.
【0006】[0006]
【実施例】図1〜図3はそれぞれこの発明の一実施例に
おける薄膜トランジスタの各製造工程を示したものであ
る。そこで、これらの図を順に参照しながら、薄膜トラ
ンジスタの製造方法について説明する。1 to 3 show the steps of manufacturing a thin film transistor according to an embodiment of the present invention. Therefore, a method for manufacturing a thin film transistor will be described with reference to these drawings in order.
【0007】まず、図1に示すように、ガラス基板等か
らなる絶縁基板1の上面にプラズマCVD法によりアモ
ルファスシリコン膜2を500Å程度の厚さに形成す
る。次に、アモルファスシリコン膜2のチャネル形成領
域3の上面にスパッタ法によりSiO2からなるビーム
量調整膜4を530Å程度の厚さに形成する。次に、ビ
ーム量調整膜4の上面にフォトリソグラフィ法によりフ
ォトレジストからなる不純物注入用マスク5を形成す
る。そして、この状態において、不純物注入用マスク5
の両側におけるアモルファスシリコン膜2にイオン注入
装置によりリン(P)イオン(不純物)6を注入し、不
純物注入領域7を形成する。この後、不純物注入用マス
ク5をエッチングして除去する。First, as shown in FIG. 1, an amorphous silicon film 2 is formed on an upper surface of an insulating substrate 1 made of a glass substrate or the like to a thickness of about 500 ° by a plasma CVD method. Next, a beam amount adjusting film 4 made of SiO 2 is formed on the upper surface of the channel forming region 3 of the amorphous silicon film 2 by sputtering to a thickness of about 530 °. Next, an impurity implantation mask 5 made of photoresist is formed on the upper surface of the beam amount adjustment film 4 by photolithography. Then, in this state, the impurity implantation mask 5 is formed.
Of phosphorus (P) ions (impurities) 6 are implanted into the amorphous silicon film 2 on both sides by an ion implanter to form an impurity implanted region 7. Thereafter, the impurity implantation mask 5 is removed by etching.
【0008】次に、図2に示すように、波長308nm
のXeClエキシマレーザによりエネルギ密度220m
J/cm2でレーザ照射する。すると、レーザビーム
は、ビーム量調整膜4が存在しない領域つまり不純物注
入領域7で約50%反射され、ビーム量調整膜4が存在
する領域つまりチャネル形成領域3で約40%反射され
る。このため、アモルファスシリコン膜2に実質的に入
射されるエネルギ密度は、不純物注入領域7で220×
0.5=110mJ/cm2となり、チャネル形成領域
3で220×0.6=約130mJ/cm2となる。し
たがって、1回のレーザ照射により、アモルファスシリ
コン膜2のチャネル形成領域3をポリシリコン化するこ
とができるとともに、不純物注入領域7で膜破壊が生じ
ることなく、リンイオン5を活性化することができる。
なお、ビーム量調整膜4の膜厚を変えると、レーザビー
ムの反射率が変わるので、一定のエネルギ密度でレーザ
照射しても、チャネル形成領域3におけるSiに実質的
に入射されるエネルギ密度を任意に変えることができ
る。Next, as shown in FIG.
Energy density 220m by XeCl excimer laser
Laser irradiation at J / cm 2 . Then, the laser beam is reflected by about 50% in a region where the beam amount adjustment film 4 does not exist, that is, in the impurity-implanted region 7, and is reflected by approximately 40% in a region where the beam amount adjustment film 4 exists, that is, the channel forming region 3. Therefore, the energy density substantially incident on the amorphous silicon film 2 is 220 × in the impurity implantation region 7.
0.5 = 110 mJ / cm 2, and 220 × 0.6 = about 130 mJ / cm 2 in the channel formation region 3. Therefore, by one laser irradiation, the channel formation region 3 of the amorphous silicon film 2 can be converted to polysilicon, and the phosphorus ions 5 can be activated without causing film destruction in the impurity implantation region 7.
When the thickness of the beam amount adjusting film 4 is changed, the reflectivity of the laser beam changes. Therefore, even if the laser beam is irradiated at a constant energy density, the energy density substantially incident on Si in the channel formation region 3 is reduced. It can be changed arbitrarily.
【0009】次に、ビーム量調整膜4をエッチングして
除去する。次に、図3に示すように、全表面にスパッタ
法によりSiO2からなるゲート絶縁膜8を1500Å
程度の厚さに形成する。次に、ゲート絶縁膜8の上面に
フォトリソグラフィ法によりフォトレジスト膜(図示せ
ず)をパターン形成し、このフォトレジスト膜をマスク
として所定の2箇所のゲート絶縁膜8をエッチングして
除去し、2つのコンタクトホール9を形成する。次に、
ゲート絶縁膜8の上面にスパッタ法によりAlからなる
金属層を3000Å程度の厚さに形成し、この金属層の
不要な部分をエッチングして除去し、ゲート電極10お
よび2つのソース・ドレイン電極11を形成するととも
に、ソース・ドレイン電極11をコンタクトホール9を
介して不純物注入領域7と接続させる。かくして、薄膜
トランジスタが形成される。Next, the beam amount adjusting film 4 is removed by etching. Next, as shown in FIG. 3, a gate insulating film 8 made of SiO 2 is formed on the entire surface by sputtering at 1500 ° C.
It is formed to a thickness of about. Next, a photoresist film (not shown) is formed in a pattern on the upper surface of the gate insulating film 8 by a photolithography method, and two predetermined gate insulating films 8 are removed by etching using the photoresist film as a mask. Two contact holes 9 are formed. next,
A metal layer made of Al is formed to a thickness of about 3000 ° on the upper surface of the gate insulating film 8 by a sputtering method, and unnecessary portions of the metal layer are removed by etching, and a gate electrode 10 and two source / drain electrodes 11 are formed. Is formed, and the source / drain electrodes 11 are connected to the impurity-implanted regions 7 via the contact holes 9. Thus, a thin film transistor is formed.
【0010】なお、上記実施例では、この発明をコプラ
ナ型薄膜トランジスタに適用した場合について説明した
が、これに限らず、逆コプラナ型、スタガ型、逆スタガ
型の薄膜トランジスタにも適用することができる。In the above embodiment, the case where the present invention is applied to a coplanar thin film transistor has been described.
【0011】[0011]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、アモルファスシリコン膜のチャネル形成領域をビー
ム量調整膜および不純物注入用マスクで覆い、不純物を
注入した後、レーザビームを照射しているので、ビーム
量調整膜の有無により、チャネル形成領域でのレーザビ
ーム反射率を不純物注入領域のそれよりも適宜に小さく
することができ、このため1回のレーザ照射により、ア
モルファスシリコン膜のチャネル形成領域をポリシリコ
ン化することができるとともに、不純物注入領域で膜破
壊が生じることなく、不純物を活性化することができ、
したがって製造工程数が減少し、ひいては生産性が向上
しコストの低減を図ることができる。As described above, according to the present invention, the channel forming region of the amorphous silicon film is covered with the beam amount adjusting film and the impurity implantation mask, and after the impurity is implanted, the laser beam is irradiated. Therefore, depending on the presence or absence of the beam amount adjustment film, the reflectivity of the laser beam in the channel formation region can be made appropriately smaller than that in the impurity-implanted region. The region can be made of polysilicon, and the impurity can be activated without causing film destruction in the impurity implanted region.
Therefore, the number of manufacturing steps can be reduced, thereby improving productivity and reducing costs.
【図1】この発明の一実施例における薄膜トランジスタ
の製造に際し、絶縁基板の上面に形成したアモルファス
シリコン膜のチャネル形成領域を除く部分にリンイオン
を注入した状態の断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a state in which phosphorus ions are implanted into a portion excluding a channel formation region of an amorphous silicon film formed on an upper surface of an insulating substrate in manufacturing a thin film transistor according to one embodiment of the present invention.
【図2】この薄膜トランジスタの製造に際し、エキシマ
レーザを照射した状態の断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view of a state where an excimer laser is irradiated in manufacturing the thin film transistor.
【図3】この薄膜トランジスタの製造に際し、最終的に
ゲート電極およびソース・ドレイン電極を形成した状態
の断面図。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a state in which a gate electrode and a source / drain electrode are finally formed in manufacturing the thin film transistor.
1 絶縁基板 2 アモルファスシリコン膜 3 チャネル形成領域 4 ビーム量調整膜 5 不純物注入用マスク 6 リンイオン(不純物) 7 不純物注入領域 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Insulating substrate 2 Amorphous silicon film 3 Channel formation region 4 Beam amount adjustment film 5 Impurity implantation mask 6 Phosphorus ion (impurity) 7 Impurity implantation region
───────────────────────────────────────────────────── 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 21/20 H01L 21/268 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 29/786 H01L 21/336 H01L 21/20 H01L 21/268
Claims (3)
このアモルファスシリコン膜のチャネル形成領域をビー
ム量調整膜および不純物注入用マスクで覆い、不純物を
注入した後、少なくとも前記ビーム量調整膜を残した状
態でレーザを照射することにより、前記アモルファスシ
リコン膜の不純物注入領域に入射されるエネルギ密度を
チャネル形成領域に入射されるエネルギ密度より低減さ
せて、前記アモルファスシリコン膜のチャネル形成領域
をポリシリコン化するとともに前記不純物の活性化を行
うことを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。1. After forming an amorphous silicon film,
Covering the channel forming region of the amorphous silicon film with a beam amount adjusting film and the impurity implantation mask, after implanting impurity by irradiating a laser while leaving at least the beam amount adjusting film, the amorphous sheet
The energy density incident on the impurity implantation region of the recon film
Lower than the energy density incident on the channel formation region
And forming the channel formation region of the amorphous silicon film into polysilicon and activating the impurity.
り、前記レーザ照射光に対する反射率が前記アモルファ
スシリコン膜より小さいことを特徴とする請求項1記載
の薄膜トランジスタの製造方法。2. The beam amount adjusting film is made of SiO 2.
The reflectance of the laser irradiation light is
2. The method according to claim 1, wherein the thin film is smaller than a silicon film .
トからなることを特徴とする請求項1記載の薄膜トラン
ジスタの製造方法。3. The method according to claim 1, wherein the impurity implantation mask is made of a photoresist.
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP3087888A JP3063207B2 (en) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | Method for manufacturing thin film transistor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3087888A JP3063207B2 (en) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | Method for manufacturing thin film transistor |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH04299534A JPH04299534A (en) | 1992-10-22 |
JP3063207B2 true JP3063207B2 (en) | 2000-07-12 |
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ID=13927419
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP3087888A Expired - Lifetime JP3063207B2 (en) | 1991-03-27 | 1991-03-27 | Method for manufacturing thin film transistor |
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Families Citing this family (3)
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US6544825B1 (en) * | 1992-12-26 | 2003-04-08 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method of fabricating a MIS transistor |
JP2006019527A (en) * | 2004-07-01 | 2006-01-19 | Dainippon Printing Co Ltd | Manufacturing method for polycrystalline silicon thin film, manufacturing method for thin film transistor, and substrate with silicon thin film |
-
1991
- 1991-03-27 JP JP3087888A patent/JP3063207B2/en not_active Expired - Lifetime
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