JP3237630B2 - Method for manufacturing thin film transistor - Google Patents

Method for manufacturing thin film transistor

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JP3237630B2 JP32303598A JP32303598A JP3237630B2 JP 3237630 B2 JP3237630 B2 JP 3237630B2 JP 32303598 A JP32303598 A JP 32303598A JP 32303598 A JP32303598 A JP 32303598A JP 3237630 B2 JP3237630 B2 JP 3237630B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は薄膜トランジスタ
(TFT)に関し、特に、エキシマレーザアニール(E
LA)によりアモルファスシリコンをポリシリコンに変
換してなるポリシリコンTFTに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film transistor (TFT), and more particularly to an excimer laser annealing (E).
The present invention relates to a polysilicon TFT obtained by converting amorphous silicon into polysilicon by LA).

【0002】[0002]

【従来の技術】主にLCDのスイッチング素子として開
発・実用化されてきたアモルファスシリコンTFTの高
性能化・高精細化および、ガラス基板上への回路形成実
現のために、トランジスタの活性層に多結晶シリコンを
用いたポリシリコンTFTが開発されている。活性層に
用いる多結晶シリコンは結晶材料であるために、非晶質
材料であるアモルファスシリコンに比べて移動度が10
0倍程度高くなるという利点がある。
2. Description of the Related Art In order to improve the performance and definition of amorphous silicon TFTs, which have been developed and put into practical use as switching elements of LCDs, and to realize circuit formation on a glass substrate, many transistors are used in the active layer of a transistor. A polysilicon TFT using crystalline silicon has been developed. Since polycrystalline silicon used for the active layer is a crystalline material, the mobility thereof is 10 times higher than that of amorphous silicon which is an amorphous material.
There is an advantage that it is about 0 times higher.

【0003】ここで、従来のポリシリコンTFTの製造
方法について、工程断面図である図5を参照して説明す
る。まず、ガラス基板10上にLPCVD法またはPE
CVD法によりシリコン酸化膜層11を形成し(図5
(b)参照)、その上に、LPCVD法またはプラズマ
CVD法によりアモルファスシリコン層13を形成する
(図5(c)参照)。次に、図5(d)に示すように、
エキシマレーザアニールを行い、アモルファスシリコン
層13の所定の領域を結晶化して、ポリシリコン層15
を形成する。この後、ゲート酸化膜16を形成し(図5
(e)参照)、シリコン酸化膜層11が露出するまでド
ライエッチングによりエッチングを行い、ポリシリコン
層15を島状に分割する。
Here, a conventional method of manufacturing a polysilicon TFT will be described with reference to FIGS. First, the LPCVD method or the PE
A silicon oxide film layer 11 is formed by a CVD method (FIG. 5).
(See FIG. 5B), and an amorphous silicon layer 13 is formed thereon by an LPCVD method or a plasma CVD method (see FIG. 5C). Next, as shown in FIG.
Excimer laser annealing is performed to crystallize a predetermined region of the amorphous silicon layer 13 to form a polysilicon layer 15.
To form Thereafter, a gate oxide film 16 is formed (FIG. 5).
(See (e)), etching is performed by dry etching until the silicon oxide film layer 11 is exposed, and the polysilicon layer 15 is divided into island shapes.

【0004】以上の工程によって製造したポリシリコン
TFTは、ELAの際にアモルファスシリコン層13が
露出しているために、結晶化したポリシリコン層15の
表面に凹凸が形成されてしまう。そこで、これを防ぐた
めにキャップ層を形成するという方法が用いられる。こ
れは、ELA実施前にアモルファスシリコン層の上にシ
リコン酸化膜層をキャップ膜として形成し、アニールを
行うというものであり、粒径ばらつきの抑制と表面ラフ
ネスの低減という2つのメリットが得られる。
In the polysilicon TFT manufactured by the above steps, the amorphous silicon layer 13 is exposed at the time of ELA, so that irregularities are formed on the surface of the crystallized polysilicon layer 15. Therefore, a method of forming a cap layer is used to prevent this. In this method, a silicon oxide film layer is formed as a cap film on the amorphous silicon layer before the ELA is performed, and annealing is performed. Two advantages are obtained, namely, suppression of variation in particle diameter and reduction of surface roughness.

【0005】キャップ層を形成してELAを行うポリシ
リコンTFTの製造方法について、図6及び図7を参照
して説明する。まず、ガラス基板上10にLPCVD法
またはPECVD法でシリコン酸化膜層11を形成した
後(図6(b)参照)、LPCVD法またはプラズマC
VD法でアモルファスシリコン層13を形成する(図6
(c)参照)。さらにその上にLPCVD法またはプラ
ズマCVD法でキャップ層となるシリコン酸化膜層14
を形成し、ELAによってキャップアニールを行い、ア
モルファスシリコン層13の所定の領域を結晶化して、
ポリシリコン層15を形成する。その後、シリコン酸化
膜層14をエッチング除去し(図7(f)参照)、開口
となる領域のポリシリコン層15をドライエッチングで
除去し、ポリシリコン層15を島状に分割する。
A method of manufacturing a polysilicon TFT for performing ELA by forming a cap layer will be described with reference to FIGS. First, after a silicon oxide film layer 11 is formed on a glass substrate 10 by LPCVD or PECVD (see FIG. 6B), LPCVD or plasma C
The amorphous silicon layer 13 is formed by the VD method (FIG. 6)
(C)). Further, a silicon oxide film layer 14 serving as a cap layer is formed thereon by LPCVD or plasma CVD.
Is formed, a cap annealing is performed by ELA, and a predetermined region of the amorphous silicon layer 13 is crystallized,
A polysilicon layer 15 is formed. Thereafter, the silicon oxide film layer 14 is removed by etching (see FIG. 7 (f)), the polysilicon layer 15 in the opening region is removed by dry etching, and the polysilicon layer 15 is divided into islands.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ポリシリコンTFTでは、LCDのようにバックライト
を使用して輝度を確保する表示デバイスの場合、ガラス
基板上のTFTデバイスの形成領域以外の領域、すなわ
ち開口部における光の透過率が小さくなり、表示させた
時の輝度が低減するという問題がある。
However, in the case of a conventional polysilicon TFT, in the case of a display device such as an LCD which uses a backlight to secure brightness, a region other than the TFT device forming region on the glass substrate is used. That is, there is a problem that the light transmittance in the opening is reduced, and the luminance at the time of displaying is reduced.

【0007】その理由は、ポリシリコン層15のドライ
エッチングの際に、下地膜であるシリコン酸化膜層11
もダメージを受け、また、ポリシリコン層15とその下
地膜との界面は、ELAの際にシリコン原子の移動に起
因する凹凸が形成される。従って、図5(f)及び
(f)の部分拡大図である(f′)に示すように、シリ
コン酸化膜層11の表面は凹凸が多数存在する状態にな
ってしまい、従来のプロセスでは、この凹凸が最後まで
残ってしまうため、開口部における光の透過率が低減し
てしまうからである。
The reason is that when the polysilicon layer 15 is dry-etched, the underlying silicon oxide film layer 11 is removed.
In addition, the interface between the polysilicon layer 15 and the underlying film is uneven due to the movement of silicon atoms during ELA. Therefore, the surface of the silicon oxide film layer 11 has many irregularities as shown in FIG. 5 (f) and a partially enlarged view (f ′) of FIG. 5 (f). This is because the unevenness remains to the end, and the light transmittance at the opening is reduced.

【0008】また、キャップアニール法の場合には、ポ
リシリコン層15の除去領域上に形成する配線層がEL
Aの際にポリシリコン層15に生じるピンホール24に
起因する窪みによって断線してしまうという問題が生じ
る。
In the case of the cap annealing method, a wiring layer formed on a region where the polysilicon layer 15 is removed is formed of an EL.
In the case of A, there is a problem that the wire is disconnected due to the depression caused by the pinhole 24 generated in the polysilicon layer 15.

【0009】その理由は、図7(f)に示すように、キ
ャップ層となるシリコン酸化膜層14をエッチング除去
する際、ポリシリコン層17中に発生したピンホールを
通って、エッチング液が下地膜にしみ込み、キャップ層
と同じ部材でできているシリコン酸化膜層11もエッチ
ングして空洞部分21を形成し、その後の工程において
もこの空洞部分21は凹部22として残り、図7(f)
の部分拡大図である(f′)に示すように、アルミ配線
を断線させてしまうからである。
The reason for this is that, as shown in FIG. 7F, when the silicon oxide film layer 14 serving as the cap layer is removed by etching, the etching solution passes through the pinholes generated in the polysilicon layer 17 and then drops. The silicon oxide film layer 11 made of the same material as the cap layer is also etched into the ground film to form a hollow portion 21. In the subsequent steps, the hollow portion 21 remains as the concave portion 22, and FIG.
This is because the aluminum wiring is disconnected as shown in FIG.

【0010】本発明は、上記問題点に鑑みてなされたも
のであって、その主たる目的は、開口部における光の透
過率に優れ、かつ、キャップアニールを行っても配線形
成部の平坦性が確保でき、アルミ配線が断線することに
ないポリシリコンTFT及びその製造方法を提供するこ
とにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and has as its main objects to improve the light transmittance in an opening portion and to maintain the flatness of a wiring forming portion even when cap annealing is performed. An object of the present invention is to provide a polysilicon TFT which can be ensured and does not cause breakage of aluminum wiring, and a method of manufacturing the same.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、第1の絶縁層と、第2の絶縁層と、アモ
ルファスシリコン層と、キャップ層とがこの順に積層さ
れた基板に、前記キャップ層を介してELA処理を施す
ことにより、前記アモルファスシリコン層がポリシリコ
ン層に変換されてなるポリシリコンTFTであって、前
記ポリシリコン層の所定の領域を除去して形成された開
口領域では、前記第2の絶縁膜が除去されているもので
ある。
In order to achieve the above object, the present invention provides a substrate having a first insulating layer, a second insulating layer, an amorphous silicon layer, and a cap layer laminated in this order. A polysilicon TFT in which the amorphous silicon layer is converted to a polysilicon layer by performing an ELA process through the cap layer, wherein the opening is formed by removing a predetermined region of the polysilicon layer. In the region, the second insulating film has been removed.

【0012】本発明においては、前記第2の絶縁層が、
前記キャップ層のエッチャントに対して耐性を有する材
料からなり、前記第1の絶縁層が、前記第2の絶縁層の
エッチャントに対してエッチレートが1/10以下の材
料からなることが好ましく、前記第2の絶縁層の膜厚
が、ELAに際して前記ポリシリコンとの界面に形成さ
れる凹凸よりも大きい膜厚、好ましくは50nm以上に
設定されている構成とすることができる。
[0012] In the present invention, the second insulating layer comprises:
It is preferable that the first insulating layer is made of a material having resistance to an etchant of the cap layer, and the first insulating layer is made of a material having an etch rate of 1/10 or less with respect to the etchant of the second insulating layer. The thickness of the second insulating layer may be set to a thickness larger than the unevenness formed at the interface with the polysilicon during ELA, preferably 50 nm or more.

【0013】本発明の製造方法は、(a)基板上に第1
の絶縁層を形成する工程と、(b)前記第1の絶縁層の
上に、第2の絶縁層を形成する工程と、(c)前記第2
の絶縁層の上に、アモルファスシリコン層を形成する工
程と、(d)前記アモルファスシリコン層をELAによ
ってポリシリコン層に変換する工程と、(e)前記ポリ
シリコンの所定の領域を、前記第2の絶縁層が露出する
までドライエッチングにより除去し、能動領域を形成す
る工程と、(f)前記能動領域以外の前記第2の絶縁層
を、前記第1の絶縁層が露出するまでウェットエッチン
グにより除去する工程と、を含むものである。
The manufacturing method of the present invention comprises the steps of:
(B) forming a second insulating layer on the first insulating layer; and (c) forming a second insulating layer on the first insulating layer.
Forming an amorphous silicon layer on the insulating layer, (d) converting the amorphous silicon layer into a polysilicon layer by ELA, and (e) forming a predetermined region of the polysilicon in the second Forming the active region by dry etching until the first insulating layer is exposed; and (f) wet-etching the second insulating layer other than the active region until the first insulating layer is exposed. Removing step.

【0014】また、本発明の製造方法は、(a)基板上
に第1の絶縁層を形成する工程と、(b)前記第1の絶
縁層の上に、第2の絶縁層を形成する工程と、(c)前
記第2の絶縁層の上に、アモルファスシリコン層を形成
する工程と、(d)前記アモルファスシリコン層の上
に、キャップ層を形成する工程と、(e)前記キャップ
層を介して、前記アモルファスシリコン層をELAによ
ってポリシリコン層に変換する工程と、(f)前記キャ
ップ層をウェットエッチングにより除去する工程と、
(g)前記ポリシリコンの所定の領域を、前記第2の絶
縁層が露出するまでドライエッチングにより除去し、能
動領域を形成する工程と、(h)前記能動領域以外の前
記第2の絶縁層を、前記第1の絶縁層が露出するまでウ
ェットエッチングにより除去する工程と、を含み、前記
第2の絶縁層が、前記キャップ層のエッチャントに対し
て耐性を持つ材料からなり、前記第1の絶縁層が、前記
第2の絶縁層のエッチャントに対してエッチレートが1
/10以下の材料からなるものである。
Further, according to the manufacturing method of the present invention, (a) a step of forming a first insulating layer on a substrate; and (b) a second insulating layer is formed on the first insulating layer. (C) forming an amorphous silicon layer on the second insulating layer, (d) forming a cap layer on the amorphous silicon layer, and (e) forming the cap layer. Converting the amorphous silicon layer into a polysilicon layer by ELA, and (f) removing the cap layer by wet etching,
(G) removing a predetermined region of the polysilicon by dry etching until the second insulating layer is exposed to form an active region; and (h) forming the second insulating layer other than the active region. a look-containing and a step of removing by wet etching until the first insulating layer is exposed, the
A second insulating layer is provided for the cap layer etchant.
And the first insulating layer is made of a material having high resistance.
The etch rate is 1 for the etchant of the second insulating layer.
/ 10 or less .

【0015】本発明においては、前記第1の絶縁層と、
前記キャップ層とがシリコン酸化膜よりなり、前記第2
の絶縁層がシリコン窒化膜よりなることが好ましい。
In the present invention, the first insulating layer includes:
The cap layer is made of a silicon oxide film;
Preferably, the insulating layer is made of a silicon nitride film.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】本発明に係るポリシリコンTFT
は、その好ましい一実施の形態において、ガラス基板
(図3(e)の10)上に、シリコン酸化膜層(図3
(e)の11)と、シリコン窒化膜層(図3(e)の1
2)と、アモルファスシリコン層(図3(e)の13)
と、キャップ層(図3(e)の14)とがこの順に積層
され、キャップ層を介してELA処理を行うことにより
ポリシリコン(図3(f)の15)が形成されたポリシ
リコンTFTであって、ELA後、シリコン窒化膜層が
ウエットエッチングによって除去されてなるものであ
る。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A polysilicon TFT according to the present invention
In a preferred embodiment, a silicon oxide film layer (FIG. 3E) is formed on a glass substrate (10 in FIG. 3E).
11 (e) and a silicon nitride film layer (1 in FIG. 3 (e)).
2) and an amorphous silicon layer (13 in FIG. 3E)
And a cap layer (14 in FIG. 3 (e)) are laminated in this order, and the polysilicon TFT (15 in FIG. 3 (f)) is formed by performing an ELA process through the cap layer. Then, after ELA, the silicon nitride film layer is removed by wet etching.

【0017】本発明の構成によれば、ポリシリコンTF
Tを形成する際のELA工程前に、ポリシリコン層とシ
リコン酸化膜層との間にシリコン窒化膜層が挿入され、
アイランドエッチング工程においてポリシリコン層をド
ライエッチングで除去した後、ポリシリコン層直下のシ
リコン窒化膜層をウェットエッチングで除去する。この
ように、ELAの際及びポリシリコン層のドライエッチ
ングの際に表面に凹凸が形成されたシリコン窒化膜層を
除去することでシリコン酸化膜層の表面を平坦にするこ
とができ、LCDパネルにしたときの開口部における透
過率の低下を防止することができる。
According to the structure of the present invention, the polysilicon TF
Before the ELA step in forming T, a silicon nitride film layer is inserted between the polysilicon layer and the silicon oxide film layer,
After the polysilicon layer is removed by dry etching in the island etching step, the silicon nitride film layer immediately below the polysilicon layer is removed by wet etching. As described above, the surface of the silicon oxide film layer can be flattened by removing the silicon nitride film layer having an uneven surface during the ELA and the dry etching of the polysilicon layer. In this case, it is possible to prevent a decrease in transmittance at the opening.

【0018】[0018]

【実施例】上記した本発明の実施の形態についてさらに
詳細に説明すべく、本発明の実施例について図面を参照
して以下に説明する。
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of the present invention;

【0019】[実施例1]本発明の第1の実施例に係る
ポリシリコンTFTについて、図1及び図2を参照して
説明する。図1及び図2は、ポリシリコンTFTの製造
方法を模式的に説明するための工程断面図である。
[Embodiment 1] A polysilicon TFT according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 and 2 are process cross-sectional views for schematically explaining a method for manufacturing a polysilicon TFT.

【0020】まず、図1(b)に示すように、ガラス基
板10上に膜厚約500nmのシリコン酸化膜(SiO
x)層11を形成する。このシリコン酸化膜層11は、
原料ガスとしてSiH4とO2、またはSi26とO2
用い、LPCVD又はプラズマCVDで形成される。こ
の時の基板温度は、LPCVDの場合は400℃以下、
プラズマCVDの場合は350℃以下とする。
First, as shown in FIG. 1B, a silicon oxide film (SiO
x) The layer 11 is formed. This silicon oxide film layer 11
It is formed by LPCVD or plasma CVD using SiH 4 and O 2 or Si 2 H 6 and O 2 as source gases. The substrate temperature at this time is 400 ° C. or less for LPCVD,
In the case of plasma CVD, the temperature is set to 350 ° C. or less.

【0021】次に、図1(c)に示すように、シリコン
酸化膜層11の上にシリコン窒化膜(SiNx)層12
を形成する。このシリコン窒化膜層12の緩衝フッ酸に
対するエッチングレートはシリコン酸化膜層11に対す
るエッチングレートの1/10以下とし、膜厚は後に述
べるポリシリコン層14とシリコン窒化膜層12との界
面に形成される凹凸に比べて十分に大きくなるように5
0nm以上とすることが好ましい。
Next, as shown in FIG. 1C, a silicon nitride (SiNx) layer 12 is formed on the silicon oxide film layer 11.
To form The etching rate of the silicon nitride film layer 12 with respect to buffered hydrofluoric acid is equal to or less than 1/10 of the etching rate with respect to the silicon oxide film layer 11, and the film thickness is formed at the interface between the polysilicon layer 14 and the silicon nitride film layer 12, which will be described later. 5 so that it is sufficiently large
Preferably, the thickness is 0 nm or more.

【0022】次に、図1(d)に示すように、シリコン
窒化膜層12の上に非晶質シリコン(アモルファスシリ
コン)層13を形成する。このアモルファスシリコン層
13は、原料ガスとしてSi26を用いたLPCVDで
形成され、膜厚は約50〜75nmである。この時の基
板温度は約450℃とする。そして、エキシマレーザア
ニール(ELA)法によりアモルファスシリコン層13
を結晶化し、多結晶シリコン(ポリシリコン)層15を
形成する。ここで、ELAでポリシリコン層15形成す
る際に、ポリシリコン層15の下地層であるシリコン窒
化膜層12との界面にはシリコン原子の移動に起因す
る、高さ10nm程度の凹凸が形成される。
Next, as shown in FIG. 1D, an amorphous silicon (amorphous silicon) layer 13 is formed on the silicon nitride film layer 12. The amorphous silicon layer 13 is formed by LPCVD using Si 2 H 6 as a source gas, and has a thickness of about 50 to 75 nm. At this time, the substrate temperature is set to about 450 ° C. Then, the amorphous silicon layer 13 is formed by excimer laser annealing (ELA).
Is crystallized to form a polycrystalline silicon (polysilicon) layer 15. Here, when the polysilicon layer 15 is formed by ELA, irregularities having a height of about 10 nm due to the movement of silicon atoms are formed at the interface between the polysilicon layer 15 and the silicon nitride film layer 12 which is the underlying layer. You.

【0023】次に、ゲート酸化膜16を形成した後(図
2(f)参照)、島状のポリシリコン層17が残るよう
に所定の領域のゲート酸化膜層16をウェットエッチン
グで除去した後、ポリシリコン層15をドライエッチン
グによってシリコン窒化膜層12が露出するまでエッチ
ングする(図2(g)参照)。この際、シリコン窒化膜
層12の表面にはドライエッチングのダメージによって
更に凹凸が形成される。続いて、図2(h)に示すよう
に、シリコン窒化膜層12をウェットエッチングによっ
て除去してシリコン酸化膜層11を露出させると、図2
(h)の部分拡大図である(h′)に示すように、表面
凹凸が1nm以下の平坦な開口部を有するポリシリコン
TFTを製造することができる。
Next, after forming the gate oxide film 16 (see FIG. 2F), the gate oxide film layer 16 in a predetermined region is removed by wet etching so that the island-shaped polysilicon layer 17 remains. Then, the polysilicon layer 15 is etched by dry etching until the silicon nitride film layer 12 is exposed (see FIG. 2G). At this time, irregularities are further formed on the surface of the silicon nitride film layer 12 due to the damage of the dry etching. Subsequently, as shown in FIG. 2H, when the silicon nitride film layer 12 is removed by wet etching to expose the silicon oxide film layer 11,
As shown in (h '), which is a partially enlarged view of (h), a polysilicon TFT having a flat opening with a surface unevenness of 1 nm or less can be manufactured.

【0024】このように、本実施例では、ポリシリコン
層15とシリコン酸化膜層11の間にシリコン窒化膜層
12を挿入し、アイランドエッチの際にポリシリコン層
15をドライエッチングし、続いて、シリコン窒化膜層
12をウェットエッチングにより除去することでシリコ
ン酸化膜層11の表面を露出している。ここで、シリコ
ン窒化膜層12の表面は、ELA及びポリシリコン層1
5のドライエッチングのダメージにより表面ラフネスが
大きくなっているが、このシリコン窒化膜層12はウェ
ットエッチングにより除去されるため、シリコン酸化膜
層11の表面を平坦に保つことができる。従って、開口
部表面には散乱により光の透過率が低下するような表面
ラフネスが存在せず、良好な表示特性が得られるという
効果が得られる。本実施例の製造方法によって形成した
開口部とシリコン酸化膜層11の界面に形成された凹凸
がそのまま残った場合を比較すると、本実施例では透過
率が従来に比べて約30%改善されている。
As described above, in this embodiment, the silicon nitride film layer 12 is inserted between the polysilicon layer 15 and the silicon oxide film layer 11, and the polysilicon layer 15 is dry-etched during island etching. The surface of the silicon oxide film layer 11 is exposed by removing the silicon nitride film layer 12 by wet etching. Here, the surface of the silicon nitride film layer 12 is
Although the surface roughness is increased due to the damage of the dry etching of No. 5, since the silicon nitride film layer 12 is removed by wet etching, the surface of the silicon oxide film layer 11 can be kept flat. Therefore, there is no surface roughness at the surface of the opening that reduces the light transmittance due to scattering, and an effect that good display characteristics can be obtained is obtained. When comparing the case where the irregularities formed at the interface between the opening formed by the manufacturing method of the present embodiment and the silicon oxide film layer 11 remain as they are, the transmittance in the present embodiment is improved by about 30% as compared with the conventional case. I have.

【0025】なお、シリコン窒化膜層12用のエッチャ
ントに対するシリコン酸化膜層11のエッチレートは、
シリコン窒化膜層12のエッチレートの略1/10以下
となるような材料を選択することによって、エッチング
はシリコン窒化膜層12/シリコン酸化膜層11界面で
ストップし、シリコン酸化膜層11をエッチングするこ
となく、表面の平坦性を保つことができる。
The etch rate of the silicon oxide film layer 11 with respect to the etchant for the silicon nitride film layer 12 is as follows:
The etching is stopped at the interface between the silicon nitride film layer 12 and the silicon oxide film layer 11 by selecting a material that is about 1/10 or less of the etch rate of the silicon nitride film layer 12, and the silicon oxide film layer 11 is etched. The surface flatness can be maintained without performing.

【0026】[実施例2]次に、本発明の第2の実施例
に係るポリシリコンTFTについて、図3及び図4を参
照して説明する。図3及び図4は、第2の実施例に係る
ポリシリコンTFTの製造方法を模式的に説明するため
の工程断面図である。
Embodiment 2 Next, a polysilicon TFT according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 and 4 are process cross-sectional views for schematically explaining a method for manufacturing a polysilicon TFT according to the second embodiment.

【0027】前記した第1の実施例と同様に、ガラス基
板10上にシリコン酸化膜11、シリコン窒化膜12、
アモルファスシリコン13をこの順に積層する(図3
(d)参照)。次に、図3(e)に示すように、アモル
ファスシリコン層13上にキャップ膜としてシリコン酸
化膜(SiOx膜)層14を形成し、この上からELA
を行い、ポリシリコン層15を形成する(図3(f)参
照)。
As in the first embodiment, a silicon oxide film 11, a silicon nitride film 12,
The amorphous silicon 13 is laminated in this order (FIG. 3
(D)). Next, as shown in FIG. 3E, a silicon oxide film (SiOx film) layer 14 is formed on the amorphous silicon layer 13 as a cap film, and ELA is formed thereon.
To form a polysilicon layer 15 (see FIG. 3F).

【0028】このシリコン酸化膜層14の膜厚は、EL
Aの際にレーザのエネルギーがもっとも効率よくアモル
ファスシリコン層13に伝わる膜厚を選択する。例え
ば、波長308nmのエキシマレーザを使用する場合、
もっとも効率が良くなるシリコン酸化膜層14の膜厚は
約50nmである。キャップアニールでポリシリコン層
15を形成する場合も、ポリシリコン層15の下地層で
あるシリコン窒化膜層12とポリシリコン層15の界面
に、高さ10nm程度の凹凸が形成される。
The thickness of the silicon oxide film layer 14 is EL
In the case of A, a film thickness that allows the laser energy to be transmitted to the amorphous silicon layer 13 most efficiently is selected. For example, when using an excimer laser having a wavelength of 308 nm,
The thickness of the silicon oxide film layer 14 at which the efficiency is highest is about 50 nm. Also in the case where the polysilicon layer 15 is formed by cap annealing, unevenness having a height of about 10 nm is formed at the interface between the silicon nitride film layer 12 and the polysilicon layer 15 which are the underlying layers of the polysilicon layer 15.

【0029】次に、シリコン酸化膜層14を緩衝フッ酸
でエッチング除去し(図4(g)参照)、ゲート酸化膜
16を形成した後(図4(h)参照)、ポリシリコン層
15をエッチングしてTFTの活性層となる島状ポリシ
リコン16と開口部17を形成する(図4(i)参
照)。この際、ゲート酸化膜16→ポリシリコン層15
→シリコン窒化膜層12の順にエッチングすることで、
ポリシリコン層15とシリコン窒化膜層12との界面に
ある高さ10nm程度の凹凸部がすべて除去され、表面
凹凸が1nm以下という平坦な開口部が形成される。
Next, the silicon oxide film layer 14 is removed by etching with buffered hydrofluoric acid (see FIG. 4G), and after forming a gate oxide film 16 (see FIG. 4H), the polysilicon layer 15 is removed. Etching is performed to form an island-shaped polysilicon 16 and an opening 17 which are to be active layers of the TFT (see FIG. 4I). At this time, the gate oxide film 16 → the polysilicon layer 15
→ By etching in the order of the silicon nitride film layer 12,
All of the irregularities having a height of about 10 nm at the interface between the polysilicon layer 15 and the silicon nitride film layer 12 are removed, and a flat opening having a surface irregularity of 1 nm or less is formed.

【0030】また、キャップアニールによってポリシリ
コン層15を形成する場合、ELA強度がある一定以上
の強さになると、ポリシリコン層15内に空洞部分21
が形成される。このエネルギー強度は良好な結晶性のポ
リシリコン層15を得るためのELA強度の直上にある
ため、レーザの強度ばらつきが発生すると、良好なTF
T特性が得られるポリシリコン層15には空洞部分21
が存在する可能性が高い。このような構造のものをシリ
コン酸化膜層14を緩衝フッ酸でエッチング除去する場
合、本実施例のようにポリシリコン層15とシリコン酸
化膜層11との間にシリコン窒化膜層12があると、緩
衝フッ酸が空洞部分21から侵入した場合にもシリコン
窒化膜層12がエッチングされることはなく、その後の
工程に悪影響を及ぼすことはない。
In the case where the polysilicon layer 15 is formed by cap annealing, when the ELA intensity exceeds a certain level, the hollow portion 21 is formed in the polysilicon layer 15.
Is formed. Since this energy intensity is just above the ELA intensity for obtaining a good crystalline polysilicon layer 15, when a laser intensity variation occurs, a good TF
A hollow portion 21 is formed in the polysilicon layer 15 where the T characteristic is obtained.
Is likely to exist. When the silicon oxide film layer 14 of such a structure is removed by etching with buffered hydrofluoric acid, if the silicon nitride film layer 12 is present between the polysilicon layer 15 and the silicon oxide film layer 11 as in this embodiment. Also, even when buffered hydrofluoric acid enters from the cavity 21, the silicon nitride film layer 12 is not etched, and does not adversely affect the subsequent steps.

【0031】これに対して、図6に示すように、ポリシ
リコン層15とガラス基板10との間がシリコン酸化膜
層11のみである場合、緩衝フッ酸が空洞部分21から
侵入しシリコン酸化膜層11がエッチングされることに
なる。この為に、開口部17を形成した時に大きな凹部
22が存在することになり、この後の工程で層間絶縁膜
層19及びアルミ配線20を形成する際の形状にも大き
な影響を与える。特に、アルミ配線20の形成時には、
図6(h′)に示すようにアルミ断線23の原因にな
る。つまり、本実施例ではシリコン酸化膜層12により
アルミ配線20の断線が起こりにくくなり、デバイスの
信頼性を向上させることができる。
On the other hand, as shown in FIG. 6, when only the silicon oxide film layer 11 is provided between the polysilicon layer 15 and the glass substrate 10, buffered hydrofluoric acid penetrates from the hollow portion 21 and the silicon oxide film Layer 11 will be etched. For this reason, when the opening 17 is formed, a large concave portion 22 is present, which greatly affects the shape when the interlayer insulating film layer 19 and the aluminum wiring 20 are formed in the subsequent steps. In particular, when forming the aluminum wiring 20,
As shown in FIG. 6 (h '), this causes the aluminum break 23. That is, in this embodiment, the silicon oxide film layer 12 makes it difficult for the aluminum wiring 20 to be disconnected, and the reliability of the device can be improved.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
開口部表面には散乱により光の透過率が低下するような
表面ラフネスが存在せず、良好な表示特性が得られるポ
リシリコンTFTを製造することができるという効果を
奏する。
As described above, according to the present invention,
There is no surface roughness at the surface of the opening that reduces light transmittance due to scattering, and an effect is obtained that a polysilicon TFT that can obtain good display characteristics can be manufactured.

【0033】その理由は、ポリシリコン層の下地膜は、
ELAの際にシリコン原子の移動に起因する凹凸が生
じ、また、ポリシリコン層をドライエッチングにより除
去する際にダメージが入り更に表面が荒れるが、本発明
ではポリシリコン層とガラス基板上に形成したシリコン
酸化膜層の間にはシリコン窒化膜層が挿入されており、
このシリコン窒化膜層をポリシリコン層除去後にウェッ
トエッチングにより取り除くため、表面の平坦なシリコ
ン酸化膜層を露出させることができるからである。
The reason is that the underlying film of the polysilicon layer is
Irregularities due to the movement of silicon atoms occur during ELA, and damage is caused when the polysilicon layer is removed by dry etching, and the surface is further roughened. However, in the present invention, the polysilicon layer and the glass layer are formed on the glass substrate. A silicon nitride film layer is inserted between the silicon oxide film layers,
This is because the silicon nitride film layer is removed by wet etching after the removal of the polysilicon layer, so that the silicon oxide film layer having a flat surface can be exposed.

【0034】また、本発明によれば、キャップアニール
を用いたELAの際ポリシリコン層に発生するピンホー
ルに起因する配線の断線を防止することができるという
効果を奏する。
Further, according to the present invention, it is possible to prevent a disconnection of a wiring caused by a pinhole generated in a polysilicon layer during ELA using cap annealing.

【0035】その理由は、キャップ層をウェットエッチ
ングする際、エッチャントがピンホールを通って浸透し
ても、ポリシリコン層の下地膜のシリコン窒化膜はエッ
チングされないために、空洞が生じることがないからで
ある。
The reason is that, when the cap layer is wet-etched, even if the etchant penetrates through the pinholes, the silicon nitride film as the underlying film of the polysilicon layer is not etched, so that no cavity is formed. It is.

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

【図1】本発明の第1の実施例に係るポリシリコンTF
Tの製造方法を模式的に説明するための工程断面図であ
る。
FIG. 1 shows a polysilicon TF according to a first embodiment of the present invention.
It is a process sectional view for explaining typically the manufacturing method of T.

【図2】本発明の第1の実施例に係るポリシリコンTF
Tの製造方法を模式的に説明するための工程断面図であ
る。
FIG. 2 shows a polysilicon TF according to the first embodiment of the present invention.
It is a process sectional view for explaining typically the manufacturing method of T.

【図3】本発明の第2の実施例に係るキャップアニール
を用いたポリシリコンTFTの製造方法を模式的に説明
するための工程断面図である。
FIG. 3 is a process cross-sectional view for schematically explaining a method for manufacturing a polysilicon TFT using cap annealing according to a second embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第2の実施例に係るキャップアニール
を用いたポリシリコンTFTの製造方法を模式的に説明
するための工程断面図である。
FIG. 4 is a process cross-sectional view for schematically explaining a method of manufacturing a polysilicon TFT using cap annealing according to a second embodiment of the present invention.

【図5】従来のポリシリコンTFTの製造方法を示す工
程断面図である。
FIG. 5 is a process sectional view showing a conventional method for manufacturing a polysilicon TFT.

【図6】従来のキャップアニールを用いたポリシリコン
TFTの製造方法を示す工程断面図である。
FIG. 6 is a process sectional view showing a method for manufacturing a polysilicon TFT using conventional cap annealing.

【図7】従来のキャップアニールを用いたポリシリコン
TFTの製造方法を示す工程断面図である。
FIG. 7 is a process sectional view showing a method for manufacturing a polysilicon TFT using conventional cap annealing.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10 ガラス基板 11 シリコン酸化膜層 12 シリコン窒化膜層 13 非晶質シリコン層 14 シリコン酸化膜層 15 ポリシリコン層 16 ゲート酸化膜層 17 島状ポリシリコン層 18 開口部 19 シリコン窒化膜 20 Al配線 21 空洞部分 22 凹部 23 アルミ断線 24 ピンホール DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Glass substrate 11 Silicon oxide film layer 12 Silicon nitride film layer 13 Amorphous silicon layer 14 Silicon oxide film layer 15 Polysilicon layer 16 Gate oxide film layer 17 Island-like polysilicon layer 18 Opening 19 Silicon nitride film 20 Al wiring 21 Hollow part 22 Recess 23 Aluminum disconnection 24 Pinhole

───────────────────────────────────────────────────── 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 21/20 H01L 21/336 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 29/786 H01L 21/20 H01L 21/336

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】(a)基板上に第1の絶縁層を形成する工
程と、 (b)前記第1の絶縁層の上に、第2の絶縁層を形成す
る工程と、 (c)前記第2の絶縁層の上に、アモルファスシリコン
層を形成する工程と、 (d)前記アモルファスシリコン層の上に、キャップ層
を形成する工程と、 (e)前記キャップ層を介して、前記アモルファスシリ
コン層をELAによってポリシリコン層に変換する工程
と、 (f)前記キャップ層をウェットエッチングにより除去
する工程と、 (g)前記ポリシリコンの所定の領域を、前記第2の絶
縁層が露出するまでドライエッチングにより除去し、能
動領域を形成する工程と、 (h)前記能動領域以外の前記第2の絶縁層を、前記第
1の絶縁層が露出するまでウェットエッチングにより除
去する工程と、を含み、 前記第2の絶縁層が、前記キャップ層のエッチャントに
対して耐性を持つ材料からなり、 前記第1の絶縁層が、前記第2の絶縁層のエッチャント
に対してエッチレートが1/10以下の材料からなる、
ことを特徴とするポリシリコンTFTの製造方法。
(A) forming a first insulating layer on a substrate; (b) forming a second insulating layer on the first insulating layer; and (c) forming a second insulating layer on the first insulating layer. Forming an amorphous silicon layer on the second insulating layer; (d) forming a cap layer on the amorphous silicon layer; and (e) forming the amorphous silicon layer through the cap layer. Converting the layer to a polysilicon layer by ELA; (f) removing the cap layer by wet etching; and (g) removing a predetermined region of the polysilicon until the second insulating layer is exposed. Removing by dry etching to form an active region; and (h) removing the second insulating layer other than the active region by wet etching until the first insulating layer is exposed. Only, the second insulating layer serves as an etchant for the cap layer.
The first insulating layer is made of a material resistant to the second insulating layer.
Made of a material whose etch rate is 1/10 or less,
A method for producing a polysilicon TFT.
【請求項2】前記第1の絶縁層と、前記キャップ層とが
シリコン酸化膜よりなり、前記第2の絶縁層がシリコン
窒化膜よりなる、ことを特徴とする請求項記載のポリ
シリコンTFTの製造方法。
And wherein said first insulating layer, said cap layer is made of silicon oxide film, said second insulating layer is made of a silicon nitride film, a polysilicon TFT of claim 1, wherein the Manufacturing method.
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