JP3444047B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP3444047B2 JP26658895A JP26658895A JP3444047B2 JP 3444047 B2 JP3444047 B2 JP 3444047B2 JP 26658895 A JP26658895 A JP 26658895A JP 26658895 A JP26658895 A JP 26658895A JP 3444047 B2 JP3444047 B2 JP 3444047B2
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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、液晶表示装置等の
TFTとして適用される半導体装置およびその製造方法
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor device applied as a TFT such as a liquid crystal display device and a manufacturing method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】Thin Film Transist
or(以下、TFTという。)駆動方式の液晶表示装置
においては、非晶質シリコン層によるTFTや多結晶シ
リコン層によるTFTが用いられているが、前者に比べ
て後者は電界効果移動度が高くTFTのより高性能化が
可能であるため今後の主流となっていくと考えられてい
る。
2. Description of the Related Art Thin Film Transist
In an or (hereinafter referred to as TFT) drive type liquid crystal display device, a TFT formed of an amorphous silicon layer or a TFT formed of a polycrystalline silicon layer is used, but the latter has a higher field effect mobility than the former. It is considered that the TFT will become the mainstream in the future because it can achieve higher performance.

【0003】多結晶シリコン層によるTFTでは、高温
プロセスすなわち約1000℃での活性化アニールとゲ
ート酸化膜形成が必要であり、このため高価で大型化の
難しい石英ガラス基板を使用する必要がある。この石英
ガラスを用いることで、コストダウンや液晶パネルの大
型化が困難となっている。
A TFT having a polycrystalline silicon layer requires a high temperature process, that is, activation annealing at about 1000 ° C. and formation of a gate oxide film. Therefore, it is necessary to use a quartz glass substrate which is expensive and difficult to increase in size. By using this quartz glass, it is difficult to reduce the cost and upsize the liquid crystal panel.

【0004】そこで、近年ではコストダウン等の観点か
ら石英ガラス基板に比べて安価なほうけい酸ガラスを採
用し、このほうけい酸ガラスに非晶質シリコン層を形成
し、パルス状エキシマレーザ光の照射による活性化アニ
ールで多結晶シリコン層への結晶化および結晶性向上を
図る技術が研究開発されている。
Therefore, in recent years, from the viewpoint of cost reduction, etc., borosilicate glass, which is cheaper than a quartz glass substrate, is adopted, and an amorphous silicon layer is formed on this borosilicate glass to produce a pulsed excimer laser beam. Research and development have been conducted on techniques for crystallization into a polycrystalline silicon layer and improvement of crystallinity by activation annealing by irradiation.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな半導体装置およびその製造方法には次のような問題
がある。すなわち、エキシマレーザ光を照射することに
よるアルカリ金属イオンや金属不純物等の汚染を防止す
るため、高真空中で作業を行う必要があり、生産性が非
常に悪い。また、窒素中で作業をすると、置換のための
生産性低下および高価な窒素を使用することによるコス
トアップを招くことになる。さらに、ほうけい酸ガラス
上に形成した非晶質シリコン層に直接エキシマレーザ光
を照射すると、前記汚染による特性劣化を招きやすく製
品の信頼性低下につながる。
However, such a semiconductor device and its manufacturing method have the following problems. That is, it is necessary to work in a high vacuum in order to prevent the contamination of alkali metal ions, metal impurities, etc. due to the irradiation of the excimer laser light, and the productivity is very poor. Further, working in nitrogen results in a decrease in productivity for replacement and an increase in cost due to the use of expensive nitrogen. Further, when the amorphous silicon layer formed on the borosilicate glass is directly irradiated with the excimer laser light, the deterioration of the characteristics due to the contamination is likely to occur and the reliability of the product is deteriorated.

【0006】さらに、非晶質シリコン層を形成する場合
にはプラズマCVD(化学気相成長)での低温膜形成が
適しているが、この際形成された非晶質シリコン層(α
−Si:H)中には大量の水素が含まれているため、脱
水素アニールが必要となる。一方、非晶質シリコン層に
直接垂直にエキシマレーザ光を照射すると紫外域におけ
る反射率が大きく効率が悪くなるため、透明な酸化シリ
コン膜(〜50nm厚)等を反射防止膜として使用する
ことが考えられる。
Further, when an amorphous silicon layer is formed, a low temperature film formation by plasma CVD (chemical vapor deposition) is suitable, and the amorphous silicon layer (α formed at this time is formed.
Since a large amount of hydrogen is contained in —Si: H), dehydrogenation annealing is necessary. On the other hand, when the excimer laser beam is directly radiated directly to the amorphous silicon layer, the reflectance in the ultraviolet region becomes large and the efficiency becomes poor. Therefore, it is possible to use a transparent silicon oxide film (up to 50 nm thick) as an antireflection film. Conceivable.

【0007】この酸化シリコン膜等による反射防止膜が
非晶質シリコン層の全面に被着していると、先に説明し
た脱水素アニールによる脱水素化が不十分となり、水素
が突沸して非晶質シリコン層を破壊してしまうという問
題が生じる。また、イオンドーピングを行う際の装置の
チャンバ内壁から発生するFe、Cr、Ni等の金属不
純物やレジスト剥離等の洗浄工程で生じるナトリウム等
のアルカリ金属イオン汚染物質が非晶質シリコン層内に
入り込み特性劣化を招く原因となっている。
If the antireflection film such as the silicon oxide film is deposited on the entire surface of the amorphous silicon layer, the dehydrogenation by the dehydrogenation annealing described above becomes insufficient, and the hydrogen is bumped to a non-deposited state. The problem that the crystalline silicon layer is destroyed occurs. In addition, metal impurities such as Fe, Cr and Ni generated from the inner wall of the chamber of the apparatus when performing ion doping, and alkali metal ion contaminants such as sodium generated in a cleaning process such as resist stripping enter the amorphous silicon layer. This is a cause of characteristic deterioration.

【0008】一般に、Fe、Cr、Ni、Auに代表さ
れる金属不純物は、シリコン結晶中でライフタイムキラ
ーとなるためにその低減に多大な努力がはらわれており
(例えば、全ての金属不純物を1010cm-2レベルに低
減する努力がなされている)、非晶質シリコンや多結晶
シリコンTFTの場合も同様な努力が必要である。
In general, since metal impurities represented by Fe, Cr, Ni, and Au become lifetime killer in a silicon crystal, great efforts have been made to reduce them (for example, all metal impurities are excluded). Efforts have been made to reduce the level to 10 10 cm -2 ), and similar efforts are required for amorphous silicon and polycrystalline silicon TFTs.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は上記の課題を解
決するために成された半導体装置およびその製造方法で
ある。本発明の半導体装置は、絶縁基板上でゲート領域
として形成される多結晶シリコン層と、多結晶シリコン
層とゲート電極との間に形成されるゲート絶縁部と、多
結晶シリコン層に対してゲート電極と反対側に形成され
る保護用絶縁部とを備えており、ゲート絶縁部が多結晶
シリコン層側からゲート電極側に向けて第1層間応力緩
衝層、第1金属汚染防止層の順に構成され、保護用絶縁
部が多結晶シリコン層側からゲート電極と離れる側に向
けて第2層間応力緩衝層、第2金属汚染防止層の順に構
成されているものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is a semiconductor device and a method of manufacturing the same which are made to solve the above problems. A semiconductor device according to the present invention includes a polycrystalline silicon layer formed as a gate region on an insulating substrate, a gate insulating portion formed between the polycrystalline silicon layer and a gate electrode, and a gate for the polycrystalline silicon layer. A protective insulating portion formed on the opposite side of the electrode, and the gate insulating portion is composed of a first interlayer stress buffer layer and a first metal contamination preventing layer in this order from the polycrystalline silicon layer side toward the gate electrode side. Then, the protective insulating portion is configured in the order of the second interlayer stress buffer layer and the second metal contamination preventing layer from the polycrystalline silicon layer side toward the side away from the gate electrode.

【0010】このような半導体装置では、ゲート絶縁部
の第1金属汚染防止層および保護用絶縁部の第2金属汚
染防止層によって製造工程中や製造工程後における金属
汚染すなわちゲート領域がアルカリ金属イオンや金属不
純物等によって汚染されることを防止できるようにな
る。さらに、ゲート絶縁部の第1層間応力緩衝層および
保護用絶縁部の第2層間応力緩衝層によって多層構造と
なった場合の層間応力を緩和してリーク電流の発生を防
止できるようになる。
In such a semiconductor device, the first metal contamination preventing layer of the gate insulating portion and the second metal contamination preventing layer of the protective insulating portion cause metal contamination during or after the manufacturing process, that is, the gate region is an alkali metal ion. It becomes possible to prevent contamination by metal impurities and the like. Further, the first interlayer stress buffer layer of the gate insulating part and the second interlayer stress buffer layer of the protective insulating part alleviate the interlayer stress in a multi-layer structure and prevent the generation of leak current.

【0011】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
ゲート絶縁部を構成する窒化シリコン膜から成る第1層
金属汚染防止層、少なくとも酸化シリコン膜もしくは酸
窒化シリコン膜から成る第1層間応力緩衝層、多結晶シ
リコン層を構成するための非晶質シリコン層、保護用絶
縁部を構成する少なくとも酸化シリコン膜もしくは酸窒
化シリコン膜から成る第2層間応力緩衝層、窒化シリコ
ン膜から成る第2金属汚染防止層の順に連続成膜を行
い、その後、非晶質シリコン層のゲート領域となる部分
の保護用絶縁部を残し、その残った保護用絶縁部を介し
てレーザアニールして非晶質シリコン層を結晶化し、多
結晶シリコン層を形成する方法である。また、保護用絶
縁部を構成する第2金属汚染防止層、第2層間応力緩衝
層、多結晶シリコン層を構成するための非晶質シリコン
層、ゲート絶縁部を構成する第1層間応力緩衝層、第1
金属汚染防止層の順に連続成膜を行い、その後、非晶質
シリコン層のゲート領域となる部分のゲート絶縁部を残
し、その残ったゲート絶縁部を介してレーザアニールし
て非晶質シリコン層を結晶化し、多結晶シリコン層を形
成する方法でもある。
The semiconductor device manufacturing method of the present invention is
First layer metal contamination preventing layer made of a silicon nitride film forming a gate insulating portion, at least a silicon oxide film or an acid
A first interlayer stress buffer layer made of a silicon nitride film , an amorphous silicon layer for forming a polycrystalline silicon layer, at least a silicon oxide film or an oxynitride forming a protective insulating portion.
Second interlayer stress buffer layer made of silicon oxide film, silicon nitride
Performed continuously formed in this order of the second metal contamination preventing layer made of down film, then, leaving the protective insulating portion of the portion to be a gate region of the amorphous silicon layer, through the remaining protective insulating section laser This is a method of annealing to crystallize the amorphous silicon layer to form a polycrystalline silicon layer. Further, a second metal contamination preventing layer forming a protective insulating portion, a second interlayer stress buffer layer, an amorphous silicon layer forming a polycrystalline silicon layer, and a first interlayer stress buffer layer forming a gate insulating portion. , First
The metal contamination preventing layer is successively formed in this order, and then the gate insulating portion of the gate region of the amorphous silicon layer is left, and laser annealing is performed through the remaining gate insulating portion to perform the amorphous silicon layer. It is also a method of crystallizing the above to form a polycrystalline silicon layer.

【0012】このような半導体装置の製造方法では、連
続成膜によって多層構造となった場合の層間応力の緩和
および層間におけるダストの混入を低減できるようにな
るとともに、第1金属汚染防止層または第2金属汚染防
止層によってレーザアニールを大気中で行っても汚染物
質が非晶質シリコン層に入り込むことを阻止できるよう
になる。また、レーザアニールによる低級酸化膜形成で
の特性劣化に対する問題も防止できることになる。
た、レーザアニールの際、非晶質シリコン層のゲート領
域となる部分に保護用絶縁部もしくはゲート絶縁部を残
した状態で行うため、レーザ光が非晶質シリコン層のゲ
ート領域に直接照射されることを防止しつつ、保護用絶
縁部もしくはゲート絶縁部の設けられていないところか
ら充分な脱水素を行うことが可能となる。
In such a method of manufacturing a semiconductor device, it becomes possible to reduce the interlayer stress and reduce the mixing of dust between layers when a multilayer structure is formed by continuous film formation. The metal contamination prevention layer can prevent contaminants from entering the amorphous silicon layer even when laser annealing is performed in the atmosphere. Further, it is possible to prevent the problem of characteristic deterioration due to formation of the lower oxide film by laser annealing. Well
Also, during laser annealing, the gate area of the amorphous silicon layer is
Protective insulation or gate insulation is left in the area
The laser light is focused on the amorphous silicon layer.
The protection area is protected from direct irradiation.
Where the edge or gate insulation is not provided
It becomes possible to perform sufficient dehydrogenation.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下に、本発明の半導体装置およ
びその製造方法における実施の形態を図に基づいて説明
する。図1は本発明の半導体装置における第1実施形態
を説明する模式断面図で、(a)は逆スタガー型、
(b)はコプラナー型(スタガー型ともいう。)を示し
ている。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of a semiconductor device and a method of manufacturing the same according to the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a first embodiment of a semiconductor device of the present invention, (a) is an inverted stagger type,
(B) shows a coplanar type (also referred to as a stagger type).

【0014】図1(a)に示す逆スタガー型の半導体装
置1は、絶縁基板2上に設けられるゲート電極3と、ゲ
ート電極3を覆う状態で絶縁基板2の全面に被着するゲ
ート絶縁部4と、ゲート領域Gを構成するための多結晶
シリコン層5と、少なくともゲート領域G上に形成され
る保護用絶縁部6とを備える構成となっている。
The inverted stagger type semiconductor device 1 shown in FIG. 1A includes a gate electrode 3 provided on an insulating substrate 2 and a gate insulating portion which is attached to the entire surface of the insulating substrate 2 so as to cover the gate electrode 3. 4, a polycrystalline silicon layer 5 for forming the gate region G, and a protective insulating portion 6 formed at least on the gate region G.

【0015】特に、図1(a)に示す半導体装置1で
は、ゲート絶縁部4が第1層間応力緩衝層41と第1金
属汚染防止層42とから構成され、保護用絶縁部6が第
2層間応力緩衝層61と第2金属汚染防止層62とから
構成されている点に特徴がある。
In particular, in the semiconductor device 1 shown in FIG. 1A, the gate insulating part 4 is composed of the first interlayer stress buffer layer 41 and the first metal contamination preventing layer 42, and the protective insulating part 6 is the second. It is characterized in that it is composed of the interlayer stress buffer layer 61 and the second metal contamination preventing layer 62.

【0016】また、図1(b)に示すコプラナー型の半
導体装置1は、絶縁基板2上に形成される保護用絶縁部
6と、ゲート領域Gを構成するための多結晶シリコン層
5と、少なくともゲート領域G上に形成されるゲート絶
縁部4と、ゲート絶縁部4上に設けられるゲート電極3
とを備える構成となっている。
In the coplanar type semiconductor device 1 shown in FIG. 1B, a protective insulating portion 6 formed on an insulating substrate 2, a polycrystalline silicon layer 5 for forming a gate region G, A gate insulating portion 4 formed at least on the gate region G, and a gate electrode 3 provided on the gate insulating portion 4.
It is configured to include and.

【0017】図1(b)に示す半導体装置1において
も、ゲート絶縁部4が第1層間応力緩衝層41と第1金
属汚染防止層42とから構成され、保護用絶縁部6が第
2層間応力緩衝層61と第2金属汚染防止層62とから
構成されている点に特徴がある。
Also in the semiconductor device 1 shown in FIG. 1B, the gate insulating portion 4 is composed of the first interlayer stress buffer layer 41 and the first metal contamination preventing layer 42, and the protective insulating portion 6 is the second interlayer insulating layer. It is characterized in that it is composed of the stress buffer layer 61 and the second metal contamination preventing layer 62.

【0018】いずれの半導体装置1であっても、第1層
間応力緩衝層41および第2層間応力緩衝層61は層間
の応力緩衝を果たすとともに電気的な絶縁の役目も果た
し、第1金属汚染防止層42および第2金属汚染防止層
62はアルカリ金属イオン(Na+ 、Li+ 、K+ 等)
や金属不純物(Fe、Ni、Cu、Au等の遷移金属)
の汚染防止とともに電気的な絶縁の役目も果たしてい
る。
In any of the semiconductor devices 1, the first interlayer stress buffer layer 41 and the second interlayer stress buffer layer 61 not only serve to buffer the stress between the layers but also serve to electrically insulate them, thereby preventing the first metal contamination. The layer 42 and the second metal contamination preventing layer 62 are made of alkali metal ions (Na + , Li + , K +, etc.)
And metal impurities (transition metals such as Fe, Ni, Cu, Au)
It also plays the role of electrical insulation as well as preventing pollution.

【0019】第1実施形態の半導体装置1では、いずれ
もゲート電極3の両側の内側にLDD(Lightly Doped
Drain )領域7が入り込む構造となっている。LDDと
はLightly Doped Drainの略で、M
OS構造のn+ またはp+ のソース、ドレイン領域にn
- またはp- 領域を自己整合的に形成し、特にドレイン
結合のドレイン方向の最大電界を弱める構造にしたもの
である。通常はn- 領域に低濃度燐、p- 領域に低濃度
ボロン、n+ 領域に高濃度燐または砒素、p+領域に高
濃度ボロンを使用する。このLDD構造によってドレイ
ン領域からゲート酸化膜、基板へのホットキャリア注入
を減少させ、トランジスタのVT やGmを安定化させ総
合特性を向上させることができる。また、液晶表示装置
用TFTの場合には高温でのリーク電流を減少させて高
画質化を図ることができる。
In each of the semiconductor devices 1 of the first embodiment, LDDs (Lightly Doped) are formed on both inner sides of the gate electrode 3.
The structure is such that the Drain area 7 enters. LDD is an abbreviation for Lightly Doped Drain, M
N in the n + or p + source and drain regions of the OS structure
The -or p - region is formed in a self-aligned manner, and particularly, the maximum electric field in the drain direction of the drain coupling is weakened. Usually, low-concentration phosphorus is used for the n region, low-concentration boron is used for the p region, high-concentration phosphorus or arsenic is used for the n + region, and high-concentration boron is used for the p + region. With this LDD structure, hot carrier injection from the drain region to the gate oxide film and the substrate can be reduced, V T and G m of the transistor can be stabilized, and overall characteristics can be improved. Further, in the case of a TFT for a liquid crystal display device, it is possible to reduce the leak current at high temperature and improve the image quality.

【0020】このような半導体装置1のうち、例えば図
1(a)に示す逆スタガー型においては、絶縁基板2上
のゲート電極3を覆う状態で絶縁基板2の全面に被着し
ている第1金属汚染防止層42により、絶縁基板2側か
らゲート領域G内に入り込もうとするナトリウム等のア
ルカリ金属イオン汚染物質を遮断することができるよう
になっている。
In such a semiconductor device 1, for example, in the inverted stagger type shown in FIG. 1A, the first electrode is formed on the entire surface of the insulating substrate 2 so as to cover the gate electrode 3 on the insulating substrate 2. The 1-metal contamination prevention layer 42 is capable of blocking alkali metal ion contaminants such as sodium that try to enter the gate region G from the insulating substrate 2 side.

【0021】さらに、ゲート領域G上の第2金属汚染防
止層62および第2層間応力緩衝層61とが保護膜とな
り、後述するレーザ光照射での多結晶シリコン層5の結
晶化の際に生じるアルカリ金属イオンや金属不純物等の
汚染物質がゲート領域G内に入り込むことを防止できる
構造となっている。
Further, the second metal contamination preventing layer 62 and the second interlayer stress buffer layer 61 on the gate region G serve as a protective film, which is generated when the polycrystalline silicon layer 5 is crystallized by laser light irradiation which will be described later. The structure is such that contaminants such as alkali metal ions and metal impurities can be prevented from entering the gate region G.

【0022】なお、ゲート耐電圧を増加させるために、
ゲート絶縁部4の厚さを保護用絶縁部6の厚さより厚く
してもよい。つまり、後述する製造方法において、保護
用絶縁部6を介してエキシマレーザ光を照射するので光
エネルギーロスの観点から保護用絶縁部6の厚さは制限
されるが、ゲート絶縁部4の厚さにそのような制限はな
く、このように厚くしても問題はない。
In order to increase the gate withstand voltage,
The thickness of the gate insulating portion 4 may be thicker than the thickness of the protective insulating portion 6. That is, in the manufacturing method described later, since the excimer laser light is emitted through the protective insulating portion 6, the thickness of the protective insulating portion 6 is limited from the viewpoint of optical energy loss, but the thickness of the gate insulating portion 4 is limited. There is no such limitation, and there is no problem in increasing the thickness.

【0023】また、図1(b)に示すコプラナー型で
は、絶縁基板2上に形成される第2金属汚染防止層62
によって絶縁基板2側からゲート領域G内に入り込もう
とするナトリウム等のアルカリ金属イオンの汚染物質を
遮断することができるようになっている。さらに、ゲー
ト領域G上に形成される第1金属汚染防止層42および
第1層間応力緩衝層41とによって後述するレーザ光照
射での多結晶シリコン層5の結晶化の際に生じる金属不
純物やアルカリ金属イオン等の汚染物質がゲート領域G
内に入り込むことを防止できるようになっている。
In the coplanar type shown in FIG. 1B, the second metal contamination preventing layer 62 formed on the insulating substrate 2 is also used.
Thus, it is possible to block contaminants of alkali metal ions, such as sodium, which try to enter the gate region G from the insulating substrate 2 side. Further, the first metal contamination preventing layer 42 and the first interlayer stress buffer layer 41 formed on the gate region G cause metal impurities and alkalis generated when the polycrystalline silicon layer 5 is crystallized by laser light irradiation described later. Contaminants such as metal ions are in the gate area G
It is designed to prevent you from getting inside.

【0024】なお、コプラナー型の場合であっても、ゲ
ート絶縁部4の厚さを保護用絶縁部6の厚さより厚くし
てもよい。コプラナー型の場合は、後述する製造方法に
おいて、エキシマレーザ光照射を絶縁基板2側から行う
ため保護用絶縁部6の厚さをエネルギーロスを考慮した
厚さに制限する必要があるが、ゲート絶縁部4にはその
ような制限がなく、ゲート耐圧増加のために厚くするこ
とができる。
Even in the case of the coplanar type, the thickness of the gate insulating portion 4 may be larger than that of the protective insulating portion 6. In the case of the coplanar type, in the manufacturing method described later, since the excimer laser light irradiation is performed from the insulating substrate 2 side, it is necessary to limit the thickness of the protective insulating portion 6 to a thickness in consideration of energy loss. The portion 4 does not have such a limitation and can be made thick to increase the gate breakdown voltage.

【0025】また、いずれの半導体装置1でも、第1層
間応力緩衝層41によって多結晶シリコン層5と第1金
属汚染防止層42との間の応力を緩和し、第2層間応力
緩衝層61によって多結晶シリコン層5と第2金属汚染
防止層62との間の応力を緩和する構造となっている。
これによって、層間応力に起因するリーク電流の発生を
低減することができ、半導体装置1の特性劣化を抑制で
きるようになる。
In any of the semiconductor devices 1, the stress between the polycrystalline silicon layer 5 and the first metal contamination preventing layer 42 is relaxed by the first interlayer stress buffer layer 41, and the second interlayer stress buffer layer 61 is used. The structure is such that the stress between the polycrystalline silicon layer 5 and the second metal contamination prevention layer 62 is relaxed.
As a result, it is possible to reduce the occurrence of leak current due to the interlayer stress, and it is possible to suppress the characteristic deterioration of the semiconductor device 1.

【0026】次に、本発明の半導体装置の製造方法を具
体的な材質を示しながら説明する。図2〜図5は半導体
装置の製造方法を順に説明する模式断面図である。な
お、以下においては主として逆スタガー型のNチャネル
MOS型ポリシリコンTFTから成る半導体装置の製造
方法を例とした説明を行う。
Next, a method of manufacturing the semiconductor device of the present invention will be described by showing concrete materials. 2 to 5 are schematic cross-sectional views for sequentially explaining the method for manufacturing a semiconductor device. In the following description, a method for manufacturing a semiconductor device mainly composed of an inverted stagger type N channel MOS type polysilicon TFT will be described as an example.

【0027】先ず、図2(a)に示すように、透光性ほ
うけい酸ガラスから成る絶縁基板2上にモリブデン/タ
ンタル(Mo/Ta)を例えば300nm程度の厚さで
スパッタリングによって形成し、これに対してフォトリ
ソグラフィー処理を行ってゲート電極3を形成する。こ
こでMo/Taを用いるのは、低抵抗化と耐熱性向上を
図るためである。なお、薄膜応力集中緩和と耐圧向上の
ため、ゲート電極3の側辺3aには図中破線で示すよう
なテーパ(垂直方向に対して20〜30℃)を設け断面
視台形にしておいた方が良い。
First, as shown in FIG. 2A, molybdenum / tantalum (Mo / Ta) having a thickness of, for example, about 300 nm is formed on an insulating substrate 2 made of translucent borosilicate glass by sputtering, Then, photolithography is performed to form the gate electrode 3. The reason why Mo / Ta is used here is to reduce resistance and improve heat resistance. In order to relieve the stress concentration in the thin film and improve the withstand voltage, the side edge 3a of the gate electrode 3 should be provided with a taper (20 to 30 ° C. with respect to the vertical direction) as shown by the broken line in the figure to have a trapezoidal cross section. Is good.

【0028】次に、図2(b)に示すように、絶縁基板
2上のゲート電極3を覆う状態で絶縁基板2の全面に第
1金属汚染防止層42、第1層間応力緩衝層41、非晶
質シリコン層5’、第2層間応力緩衝層61、第2金属
汚染防止層62の順で連続的な成膜を行う。
Next, as shown in FIG. 2B, a first metal contamination preventing layer 42, a first interlayer stress buffer layer 41, are formed on the entire surface of the insulating substrate 2 while covering the gate electrode 3 on the insulating substrate 2. The amorphous silicon layer 5 ', the second interlayer stress buffer layer 61, and the second metal contamination preventing layer 62 are successively formed in this order.

【0029】例えば、第1金属汚染防止層42および第
2金属汚染防止層62として窒化シリコン膜(Si
x )、第1層間応力緩衝層41および第2層間応力緩
衝層61として酸化シリコン膜(SiO2 )を使用す
る。各膜はプラズマCVD法によって約300℃の基板
温度で各々30〜50nm程度の厚さで連続成長させ
る。
For example, as the first metal contamination preventing layer 42 and the second metal contamination preventing layer 62, a silicon nitride film (Si
N x ), a silicon oxide film (SiO 2 ) is used as the first interlayer stress buffer layer 41 and the second interlayer stress buffer layer 61. Each film is continuously grown by plasma CVD at a substrate temperature of about 300 ° C. and a thickness of about 30 to 50 nm.

【0030】すなわち、先ず第1金属汚染防止層42と
して窒化シリコン膜(SiNx )をSiH4 、NH3
2 を反応ガスとして成長させ、次いで第1層間応力緩
衝層41として酸化シリコン膜(SiO2 )をSi
4 、O2 を反応ガスとして成長させ、次に非晶質シリ
コン層5’をSiH4 を反応ガスとして成長させる。続
いて第2層間応力緩衝層61として酸化シリコン膜(S
iO2 )をSiH4 、O2を反応ガスとして成長させ、
最後に第2金属汚染防止層62として窒化シリコン膜
(SiNx )をSiH4 、NH3 、N2 を反応ガスとし
て成長させる。
That is, first, a silicon nitride film (SiN x ) is used as the first metal contamination preventing layer 42 with SiH 4 , NH 3 ,
N 2 is grown as a reaction gas, and then a silicon oxide film (SiO 2 ) is used as a first interlayer stress buffer layer 41.
H 4 and O 2 are grown using a reaction gas, and then the amorphous silicon layer 5 ′ is grown using SiH 4 as a reaction gas. Then, as a second interlayer stress buffer layer 61, a silicon oxide film (S
iO 2 ) with SiH 4 and O 2 as reaction gases,
Finally, a silicon nitride film (SiN x ) is grown as the second metal contamination prevention layer 62 using SiH 4 , NH 3 , and N 2 as reaction gases.

【0031】これらの各膜は同じプラズマCVD装置の
チャンバ内で反応ガスを切り換えることによって連続的
に成長させる。連続成長では、チャンバ内を大気圧に開
放することなく各膜を連続して形成できるため、各膜の
間に汚染物質が混入するのを防止できるとともに、成膜
時における層間の応力を極力低減させることが可能とな
る。
Each of these films is continuously grown by switching the reaction gas in the same plasma CVD apparatus chamber. In continuous growth, each film can be continuously formed without opening the chamber to atmospheric pressure, so that contaminants can be prevented from mixing between each film and the stress between layers during film formation can be reduced as much as possible. It becomes possible.

【0032】なお、第1層間応力緩衝層41および第2
層間応力緩衝層61の少なくとも一方を窒酸化シリコン
膜(SiOx y )と酸化シリコン膜(SiO2 )とか
ら構成してもよい。すなわち、第1層間応力緩衝層41
に窒酸化シリコン膜(SiO x y )と酸化シリコン膜
(SiO2 )とを用いる場合には、ゲート電極3の上に
第1金属汚染防止層42を構成する窒化シリコン膜(S
iNx )、次に第1層間応力緩衝層41を構成する窒酸
化シリコン膜(SiOx y )、次に酸化シリコン膜
(SiO2 )を形成する。
The first interlayer stress buffer layer 41 and the second interlayer stress buffer layer 41
At least one of the interlayer stress buffer layers 61 is made of silicon oxynitride.
Membrane (SiOxNy) And a silicon oxide film (SiO2)And
You may comprise from. That is, the first interlayer stress buffer layer 41
Silicon oxynitride film (SiO xNy) And silicon oxide film
(SiO2) And are used on the gate electrode 3
The silicon nitride film (S
iNx), And then nitric acid forming the first interlayer stress buffer layer 41
Silicon film (SiOxNy), Then silicon oxide film
(SiO2) Is formed.

【0033】また、第2層間応力緩衝層61に窒酸化シ
リコン膜(SiOx y )と酸化シリコン膜(Si
2 )とを用いる場合には、非晶質シリコン層5’上に
第2層間応力緩衝層61を構成する酸化シリコン膜(S
iO2 )、次に窒酸化シリコン膜(SiOx y )、次
に第2金属汚染防止層62を構成する窒化シリコン膜
(SiNx )を構成する。
The second interlayer stress buffer layer 61 has a silicon oxynitride film (SiO x N y ) and a silicon oxide film (Si).
When O 2 ) is used, a silicon oxide film (S) forming the second interlayer stress buffer layer 61 is formed on the amorphous silicon layer 5 ′.
iO 2 ), then a silicon oxynitride film (SiO x N y ), and then a silicon nitride film (SiN x ) forming the second metal contamination preventing layer 62.

【0034】このような構造を形成する場合であっても
プラズマCVD装置のチャンバ内へ導入する反応ガスを
連続的に切り換えることによって容易に連続成長させる
ことが可能となる。これにより、さらなる層間応力の緩
和を図ることができる。
Even when such a structure is formed, continuous growth can be easily performed by continuously switching the reaction gas introduced into the chamber of the plasma CVD apparatus. This can further alleviate the interlayer stress.

【0035】また、保護用絶縁部6は後述するエキシマ
レーザ光照射時のエネルギーロスの面からその厚さが制
限される。ゲート絶縁部4はこのような制限を受けない
ため、ゲート耐圧向上のために厚く形成してもよい。
Further, the thickness of the protective insulating portion 6 is limited in terms of energy loss during irradiation of excimer laser light, which will be described later. Since the gate insulating portion 4 is not subject to such a limitation, it may be formed thick to improve the gate breakdown voltage.

【0036】また、ゲート絶縁部4として酸化タンタル
膜を含む構造とする場合には、図3(a)、(b)に示
すような構造の連続成膜を行う。すなわち、図3(a)
に示す構造では、モリブデン/タンタル(Mo/Ta)
から成るゲート電極3を覆う状態で第1金属汚染防止層
42を構成する窒化シリコン膜(SiNx )を約100
nm厚形成し、その上に酸化タンタル膜42’(Ta2
5 )を約100nm厚形成し、その上に第1層間応力
緩衝層41を構成する酸化シリコン膜(SiO 2 )を約
50nm厚形成する。
Further, tantalum oxide is used as the gate insulating portion 4.
When a structure including a film is used, the structure shown in FIGS. 3 (a) and 3 (b) is used.
A continuous film having such a structure is formed. That is, FIG. 3 (a)
In the structure shown in, molybdenum / tantalum (Mo / Ta)
Metal contamination prevention layer covering the gate electrode 3 made of
42 constituting the silicon nitride film (SiNx) About 100
nm thick, and a tantalum oxide film 42 '(Ta2
OFive) Is formed to a thickness of about 100 nm, and the first interlayer stress
Silicon oxide film (SiO 2) that constitutes the buffer layer 41 2) About
It is formed to a thickness of 50 nm.

【0037】さらに、第1層間応力緩衝層41の上に非
晶質シリコン層5’を約50nm厚形成し、その上に第
2層間応力緩衝層61を構成する酸化シリコン膜(Si
2)を約50nm厚形成し、その上に第2金属汚染防
止層62を構成する窒化シリコン膜(SiNx )を約1
00nm厚形成する。各膜はプラズマCVDにより連続
成膜する。この際、窒化シリコン膜(SiNx )はSi
4 、NH3 、N2 を反応ガスとし、Ta2 5 はTa
(OC2 5 5 、O2 を反応ガスとし、SiO2 はS
iH4 、O2 を反応ガスとし、非晶質シリコン膜5’は
SiH4 を反応ガスとする。
Further, an amorphous silicon layer 5'is formed to a thickness of about 50 nm on the first interlayer stress buffer layer 41, and a silicon oxide film (Si) constituting the second interlayer stress buffer layer 61 is formed thereon.
O 2 ) is formed to a thickness of about 50 nm, and a silicon nitride film (SiN x ) forming the second metal contamination prevention layer 62 is formed thereon to about 1 nm.
It is formed to a thickness of 00 nm. Each film is continuously formed by plasma CVD. At this time, the silicon nitride film (SiN x ) is Si
N 4 , NH 3 , and N 2 are used as reaction gases, and Ta 2 O 5 is Ta.
(OC 2 H 5 ) 5 and O 2 are used as reaction gases, and SiO 2 is S
iH 4 and O 2 are used as a reaction gas, and the amorphous silicon film 5 ′ uses SiH 4 as a reaction gas.

【0038】また、図3(b)に示す構造では、絶縁基
板2上に第1金属汚染防止層42を構成する窒化シリコ
ン膜(SiNx )を約200nm厚形成し、モリブデン
/タンタル(Mo/Ta)から成るゲート電極3をスパ
ッタリングによって形成し(300nm厚)、そのゲー
ト電極3をドライエッチングする。その後、Mo/Ta
の陽極酸化(クエン酸0.5〜1.0%、100(V)
1時間)を行って酸化タンタル膜42’(Ta2 5
を約100nm厚形成する。
In the structure shown in FIG. 3B, a silicon nitride film (SiN x ) forming the first metal contamination preventing layer 42 is formed on the insulating substrate 2 to a thickness of about 200 nm, and molybdenum / tantalum (Mo / Mo / A gate electrode 3 made of Ta) is formed by sputtering (thickness: 300 nm), and the gate electrode 3 is dry-etched. After that, Mo / Ta
Oxidation of citric acid (citric acid 0.5-1.0%, 100 (V)
1 hour) to carry out tantalum oxide film 42 ′ (Ta 2 O 5 ).
To a thickness of about 100 nm.

【0039】次いで、その酸化タンタル膜42’を覆う
状態に、第1層間応力緩衝層41を構成する酸化シリコ
ン膜(SiO2 )を約50nm厚、その上に非晶質シリ
コン層5’を約50nm厚、その上に第2層間応力緩衝
層61を構成する酸化シリコン膜(SiO2 )を約50
nm厚、その上に第2金属汚染防止層62を構成する窒
化シリコン膜(SiNx )を約50nm厚、各々プラズ
マCVDによって連続成膜する。なお、プラズマCVD
によって形成する各膜の反応ガスは上記の例と同様であ
る。
Then, in a state of covering the tantalum oxide film 42 ', a silicon oxide film (SiO 2 ) constituting the first interlayer stress buffer layer 41 is formed to a thickness of about 50 nm, and an amorphous silicon layer 5'is formed thereon. The thickness is 50 nm, and a silicon oxide film (SiO 2 ) forming the second interlayer stress buffer layer 61 is formed on the thin film with a thickness of about 50
nm thick, and a silicon nitride film (SiN x ) forming the second metal contamination prevention layer 62 is continuously formed thereon by plasma CVD to a thickness of about 50 nm. Plasma CVD
The reaction gas of each film formed by is similar to the above example.

【0040】ゲート酸化膜4として酸化タンタル膜4
2’および第1層間応力緩衝層41である酸化シリコン
膜を用いることで、MOSトランジスタの特性向上のた
めの微細化、薄膜化を進めることができるとともに、直
接トンネリングによるリーク電流が支配的となるところ
のゲート絶縁膜厚(4nm)に到達できることになる。
なお、ゲート絶縁膜厚を4nm以上に保ちながら酸化シ
リコン膜換算膜厚を薄くするため、比誘電率の高いTa
2 5 膜を使用することも考えられる。
The tantalum oxide film 4 is used as the gate oxide film 4.
By using the silicon oxide film which is the 2 ′ and first interlayer stress buffer layer 41, miniaturization and thinning can be promoted for improving the characteristics of the MOS transistor, and the leakage current due to direct tunneling becomes dominant. However, the gate insulating film thickness (4 nm) can be reached.
In addition, since the silicon oxide film-equivalent film thickness is reduced while keeping the gate insulating film thickness of 4 nm or more, Ta having a high relative dielectric constant is used.
It is also conceivable to use a 2 O 5 film.

【0041】次に、図3(c)に示すように、イオンド
ーピングストッパー用のレジストR1を形成してLDD
領域7(図1(a)参照)のための低濃度燐(P- )の
イオンドーピングを行う。このイオンドーピングを行う
にあたり、レジストR1をゲート電極3の幅よりもわず
かに狭く残すフォトリソグラフィーを行い、この幅を残
すように第2金属汚染防止層62および第2層間応力緩
衝層61をエッチングしておく。前者はCF4 等を用い
たドライエッチング、後者はHF系でのウエットエッチ
ングを行う。
Next, as shown in FIG. 3C, a resist R1 for an ion doping stopper is formed and LDD is performed.
Ion doping of low concentration phosphorus (P ) for the region 7 (see FIG. 1A) is performed. In performing this ion doping, photolithography is performed to leave the resist R1 slightly narrower than the width of the gate electrode 3, and the second metal contamination preventing layer 62 and the second interlayer stress buffer layer 61 are etched so as to leave this width. Keep it. The former is dry etching using CF 4 or the like, and the latter is wet etching with HF.

【0042】この際のレジストR1のフォトリソグラフ
ィーでは、レジストR1を全面に厚さ300nm程度被
着した状態で絶縁基板2の裏面側からゲート電極3をマ
スクとしたオーバ露光を行う。レジストR1の露光部分
を除去することでゲート電極3の幅よりもわずかに狭い
幅のレジストR1を残すことができるようになる。そし
て、この幅のレジストR1、第2金属汚染防止層62お
よび第2層間応力緩衝層61をマスクとして、例えば1
12〜1013cm-2程度の燐(P)イオンをドーピング
する。
In the photolithography of the resist R1 at this time, overexposure is performed from the back surface side of the insulating substrate 2 using the gate electrode 3 as a mask in a state where the resist R1 is deposited on the entire surface to a thickness of about 300 nm. By removing the exposed portion of the resist R1, the resist R1 having a width slightly smaller than the width of the gate electrode 3 can be left. Then, using the resist R1, the second metal contamination preventing layer 62, and the second interlayer stress buffer layer 61 having this width as a mask, for example, 1
Doping with phosphorus (P) ions of about 0 12 to 10 13 cm -2 is performed .

【0043】次に、図4(a)に示すように、レジスト
R1、第2金属汚染防止層62および第2層間応力緩衝
層61を覆う状態でレジストR2を形成し、これをマス
クとして高濃度燐(P+ )のイオンドーピングを行って
ソース領域およびドレイン領域を形成する。
Next, as shown in FIG. 4A, a resist R2 is formed in a state of covering the resist R1, the second metal contamination preventing layer 62 and the second interlayer stress buffer layer 61, and using this as a mask, a high concentration is formed. Ion doping of phosphorus (P + ) is performed to form a source region and a drain region.

【0044】このレジストR2を形成するには、レジス
トR2を全面に厚さ300nm程度被着した状態で絶縁
基板2の裏面側からゲート電極3をマスクとしたジャス
ト露光を行う。そして、このレジストR2をマスクとし
て1014〜1015cm-2の燐(P)イオンをドーピング
する。これによって、高濃度燐(P+ )イオンのドーピ
ングされた非晶質シリコン層5’の部分がソース領域お
よびドレイン領域となる。
To form the resist R2, just exposure is performed from the back surface side of the insulating substrate 2 using the gate electrode 3 as a mask while the resist R2 is applied to the entire surface to a thickness of about 300 nm. Then, phosphorus (P) ions of 10 14 to 10 15 cm −2 are doped using the resist R2 as a mask. As a result, the portions of the amorphous silicon layer 5 ′ doped with the high concentration phosphorus (P + ) ions become the source region and the drain region.

【0045】なお、このドーピングにおいてレジストR
1とレジストR2との差となるLの部分が低濃度燐(P
- )イオンのドーピング領域として残るため、このLの
大きさによって図1(a)に示すLDD領域7の大きさ
が決まることになる。
In this doping, the resist R
1 and the resist R2, the portion of L that is the difference between the
- ) Since it remains as an ion doping region, the size of this L determines the size of the LDD region 7 shown in FIG.

【0046】高濃度燐(P+ )イオンドーピングが終了
した後はレジストR1、R2を剥離する。剥離するに
は、例えばH2 SO4 :H2 2 =5:1から成る溶液
を用いてレジスト残りがないよう十分に除去洗浄する。
After the high-concentration phosphorus (P + ) ion doping is completed, the resists R1 and R2 are removed. For stripping, for example, a solution consisting of H 2 SO 4 : H 2 O 2 = 5: 1 is used to sufficiently remove and wash the resist so that no resist remains.

【0047】次に、露出した保護用絶縁部6を介して非
晶質シリコン層5’に図4(b)に示すようなレーザ光
を照射して多結晶シリコン層5への結晶化を行う。レー
ザ光としては、例えばXeClから成る波長308nm
のエキシマレーザ光を使用し、約250〜300mJ/
cm2 の照射量で結晶化を行う。
Next, the amorphous silicon layer 5'is irradiated with laser light as shown in FIG. 4B through the exposed protective insulating portion 6 to crystallize the polycrystalline silicon layer 5. . The laser light is, for example, XeCl and has a wavelength of 308 nm.
Excimer laser light of about 250-300 mJ /
Crystallization is performed with a dose of cm 2 .

【0048】本実施形態の場合には、このレーザ光照射
を例えば、常温常圧のクリーンな空気中にて行う。つま
り、少なくともゲート領域Gとなる部分の上方には保護
用絶縁部6が被着しているため、レーザ光が直接照射さ
せることがなく、空気中で行っても汚染物質がゲート領
域Gとなる部分に入り込むことがない。また、レーザア
ニールでのゲート領域Gの低級酸化膜形成がなく特性劣
化を防止できることになる。さらに、保護用絶縁部6が
あることでこれが反射防止膜となり、レーザ光が低損失
で照射され効率良くゲート領域Gの結晶化を行うことが
可能となる。
In the case of the present embodiment, this laser light irradiation is performed, for example, in clean air at room temperature and normal pressure. That is, since the protective insulating portion 6 is adhered at least above the portion which becomes the gate region G, the contaminants become the gate region G even when the treatment is performed in air without direct irradiation of the laser beam. It doesn't get into the part. Further, the deterioration of the characteristics can be prevented because the lower oxide film in the gate region G is not formed by the laser annealing. Further, the protection insulating portion 6 serves as an antireflection film, and the laser light is irradiated with low loss, so that the gate region G can be efficiently crystallized.

【0049】また、照射方法としては、最初は溶融エネ
ルギーよりも低いエネルギーで照射を行い、非晶質シリ
コン層5’内の水素を追い出してから、溶融エネルギー
よりも高いエネルギーで照射を行って溶融固化させる。
この水素の追い出しを行う際、ゲート領域Gとなる部分
以外に保護用絶縁部6が設けられていないことから、こ
こから充分な脱水素を行うことが可能となる。さらに、
上記の照射方法によって脱水素と多結晶シリコン層5へ
の結晶化およびソース、ドレイン、LDD領域を含む燐
(P)イオンの活性化とを同時に行うことができ生産性
の向上にも寄与することになる。
As the irradiation method, first, irradiation is performed with an energy lower than the melting energy to expel hydrogen in the amorphous silicon layer 5 ', and then irradiation is performed with an energy higher than the melting energy for melting. Let it solidify.
When the hydrogen is expelled, the protective insulating portion 6 is not provided except for the portion to be the gate region G, so that sufficient dehydrogenation can be performed from here. further,
By the above irradiation method, dehydrogenation, crystallization of the polycrystalline silicon layer 5, and activation of phosphorus (P) ions including the source, drain, and LDD regions can be performed at the same time, which also contributes to improvement in productivity. become.

【0050】次に、図4(c)に示すように、結晶化の
成された多結晶シリコン層5の上にPSG8(Phospho-
Silicate Glassの略で、燐を含んだ酸化シリコン膜のこ
と)を被着し、その上に窒化シリコン膜9を常圧CVD
法によって被着する。例えば、PSG8は、SiH4
PH3 、O2 から成る反応ガスを用いて300nm程度
の厚さで成長させる。なお、このPSG8内の燐濃度は
数重量%である。また、窒化シリコン膜9は、Si
4 、NH3 、N2 を反応ガスとして200nm程度の
厚さで成長させる。
Next, as shown in FIG. 4C, PSG8 (Phospho-) is formed on the crystallized polycrystalline silicon layer 5.
Abbreviation for Silicate Glass, which is a silicon oxide film containing phosphorus), and a silicon nitride film 9 is formed on the silicon oxide film by atmospheric pressure CVD.
Apply by law. For example, PSG8 is SiH 4 ,
It is grown to a thickness of about 300 nm using a reaction gas composed of PH 3 and O 2 . The phosphorus concentration in this PSG8 is several% by weight. The silicon nitride film 9 is made of Si
It is grown to a thickness of about 200 nm using H 4 , NH 3 and N 2 as reaction gases.

【0051】そして、PSG8および窒化シリコン膜9
を被着した状態で水素化アニール処理を行う。水素化ア
ニール処理は例えば400℃3〜4時間の熱処理をフォ
ーミングガス中で行う。多結晶シリコン層5の粒界には
多くのシリコンダングリングボンドが存在しており、キ
ャリアの生成再結合センタとして働いてリーク電流を発
生させる。この水素化アニール処理によってシリコンダ
ングリングボンドをカットし、リーク電流の発生を抑制
できることになる。
Then, the PSG 8 and the silicon nitride film 9
The hydrogenation annealing treatment is performed in the state of being deposited. For the hydrogenation annealing treatment, for example, heat treatment at 400 ° C. for 3 to 4 hours is performed in the forming gas. Many silicon dangling bonds exist at the grain boundaries of the polycrystalline silicon layer 5, and they act as a carrier generation / recombination center to generate a leak current. By this hydrogenation annealing treatment, the silicon dangling bonds can be cut and the generation of leak current can be suppressed.

【0052】このPSG8および窒化シリコン膜9を被
着した状態での水素化アニール処理では、PSG8の吸
湿性を利用して水素を多結晶シリコン層5内に入り込ま
せ、熱処理によってシリコンダングリングボンドをカッ
トする。なお、PSG8の上に窒化シリコン膜9を被着
するのは、窒化シリコン膜9で水素を封じ込め水素アニ
ール効果を高めるためである。つまり、窒化シリコン膜
9は水素を通さないのでキャップ膜として使用できる。
In the hydrogenation annealing process with the PSG 8 and the silicon nitride film 9 deposited, hydrogen is allowed to enter the polycrystalline silicon layer 5 by utilizing the hygroscopicity of PSG 8, and a silicon dangling bond is formed by heat treatment. To cut. The reason why the silicon nitride film 9 is deposited on the PSG 8 is to confine hydrogen in the silicon nitride film 9 and enhance the hydrogen annealing effect. That is, since the silicon nitride film 9 is impermeable to hydrogen, it can be used as a cap film.

【0053】また、水素化アニール処理は、上記PSG
8および窒化シリコン膜9を被着した状態で行うもの
と、PSG8および窒化シリコン膜9を被着する代わり
に図4(b)に示すレーザ光照射を行った後、水素プラ
ズマ処理を行い、図5(a)に示す窒化シリコン膜9を
被着した状態で熱処理を行うようにしてもよい。この場
合にも、窒化シリコン膜9をキャップ膜として使用する
のがポイントである。
Further, the hydrogenation annealing treatment is carried out by the above-mentioned PSG.
8 and the silicon nitride film 9 are deposited, and instead of depositing the PSG 8 and the silicon nitride film 9, the laser light irradiation shown in FIG. The heat treatment may be performed with the silicon nitride film 9 shown in FIG. Also in this case, the point is to use the silicon nitride film 9 as a cap film.

【0054】次に、水素化アニール処理が終了した後
は、図5(b)に示すように、ソース電極Sおよびドレ
イン電極Dの形成を行う。ソース電極Sおよびドレイン
電極Dを形成するには、各々の位置と対応する窒化シリ
コン膜9およびPSG8に窓開けを行い、そこに例えば
Si(1%)入りのアルミニウム(Al)をスパッタリ
ングによって600nm程度の厚さで被着し、その後4
00℃1時間程度のアルミニウムシンターを行う。
Next, after the hydrogenation annealing treatment is completed, the source electrode S and the drain electrode D are formed as shown in FIG. 5B. In order to form the source electrode S and the drain electrode D, a window is opened in the silicon nitride film 9 and the PSG 8 corresponding to the respective positions, and aluminum (Al) containing Si (1%) is sputtered there to about 600 nm. Thickness of 4 and then 4
Aluminum sintering is performed at 00 ° C. for about 1 hour.

【0055】なお、図5(c)は、先の水素化アニール
処理において、図5(a)に示すような多結晶シリコン
層5上に窒化シリコン膜9を被着した状態で行ったもの
にソース電極Sおよびドレイン電極Dを形成した状態を
示している。
Incidentally, FIG. 5C shows a case where the above hydrogenation annealing treatment is performed with the silicon nitride film 9 deposited on the polycrystalline silicon layer 5 as shown in FIG. 5A. The state where the source electrode S and the drain electrode D are formed is shown.

【0056】以上の処理によって、図1(a)に示すよ
うな半導体装置1が完成する。なお、図6はゲート電極
3の外側にLDD領域7が形成された半導体装置1を示
す模式断面図である。このような半導体装置1を製造す
るには、図2(c)に示すレジストR1を形成する際、
絶縁基板2裏面からの露光をゲート電極3の幅に対して
ジャスト露光を行うようにすれば容易に製造できること
になる。
By the above processing, the semiconductor device 1 as shown in FIG. 1A is completed. Note that FIG. 6 is a schematic cross-sectional view showing the semiconductor device 1 in which the LDD region 7 is formed outside the gate electrode 3. To manufacture such a semiconductor device 1, when forming the resist R1 shown in FIG.
If the exposure from the back surface of the insulating substrate 2 is just performed with respect to the width of the gate electrode 3, it can be easily manufactured.

【0057】次に、本発明の第2実施形態の製造方法を
図7〜図9の模式断面図に基づいて説明する。第2実施
形態における半導体装置は、コプラナー型から成るNチ
ャネルMOS型ポリシリコンTFTである。
Next, a manufacturing method according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the schematic sectional views of FIGS. The semiconductor device according to the second embodiment is a coplanar type N-channel MOS type polysilicon TFT.

【0058】一般に逆スタガー型、コプラナー型の双方
とも、LDD領域7(図1参照)がゲート領域G内に入
り込んだ構造の場合、ゲートチャネル長が短くなるので
電流特性が向上する反面、ゲート−ドレイン間耐圧が低
くなりリーク電流が若干多くなる。また、LDD領域7
をゲート領域G外に設けるとゲート−ドレイン間耐圧が
向上し、リーク電流が減少し、ドレイン電流ON/OF
F比が大きくなってスイッチング特性およびコントラス
トが向上する。
In general, in both the inverted stagger type and the coplanar type, when the LDD region 7 (see FIG. 1) is in the gate region G, the gate channel length is shortened and the current characteristics are improved, while the gate- The breakdown voltage between the drains becomes low and the leak current increases slightly. In addition, the LDD region 7
Is provided outside the gate region G, the breakdown voltage between the gate and the drain is improved, the leak current is reduced, and the drain current is turned ON / OF.
The F ratio is increased and the switching characteristics and the contrast are improved.

【0059】この半導体装置を製造する場合には、先
ず、図7(a)に示すように、透光性ほうけい酸ガラス
から成る絶縁基板2上に、第2金属汚染防止層62(例
えば、窒化シリコン膜)、第2層間応力緩衝層61(例
えば、酸化シリコン膜)、非晶質シリコン層5’、第1
層間応力緩衝層41(例えば、酸化シリコン膜)、第1
金属汚染防止層42(例えば、窒化シリコン膜)の順で
プラズマCVDによって連続成膜を行う。
When manufacturing this semiconductor device, first, as shown in FIG. 7A, a second metal contamination preventing layer 62 (eg, a metal contamination preventing layer 62) is formed on an insulating substrate 2 made of translucent borosilicate glass. Silicon nitride film), second interlayer stress buffer layer 61 (for example, silicon oxide film), amorphous silicon layer 5 ', first
Interlayer stress buffer layer 41 (eg, silicon oxide film), first
The metal contamination prevention layer 42 (for example, a silicon nitride film) is successively deposited by plasma CVD.

【0060】また、図7(a)に示すように、酸化タン
タル膜42’(Ta2 5 )を用いる場合には、絶縁基
板2上に、第2金属汚染防止層62(例えば、窒化シリ
コン膜)、第2層間応力緩衝層61(例えば、酸化シリ
コン膜)、非晶質シリコン層5’(後の多結晶シリコン
層5)、第1層間応力緩衝層41(例えば、酸化シリコ
ン膜)、酸化タンタル膜42’(Ta2 5 )、第1金
属汚染防止層42の順でプラズマCVDによって連続成
膜を行う。
Further, as shown in FIG. 7A, when the tantalum oxide film 42 ′ (Ta 2 O 5 ) is used, the second metal contamination preventing layer 62 (for example, silicon nitride) is formed on the insulating substrate 2. Film), the second interlayer stress buffer layer 61 (for example, a silicon oxide film), the amorphous silicon layer 5 ′ (later polycrystalline silicon layer 5), the first interlayer stress buffer layer 41 (for example, a silicon oxide film), tantalum oxide film 42 '(Ta 2 O 5) , a continuous film formation by plasma CVD in the order of the first metal contamination prevention layer 42.

【0061】次いで、図8(a)に示すように、レジス
トR1を用いたマスク露光によって第1層間応力緩衝層
41および第1金属汚染防止層42を所定の形状にエッ
チングしてゲート絶縁部4を形成する。その後、1012
〜1013cm-2程度の低濃度燐(P- )をイオンドーピ
ングしてLDDを構成する。
Then, as shown in FIG. 8A, the first interlayer stress buffer layer 41 and the first metal contamination preventing layer 42 are etched into a predetermined shape by mask exposure using the resist R1 to form the gate insulating portion 4. To form. Then 10 12
LDD is formed by ion doping low-concentration phosphorus (P ) of about 10 13 cm −2 .

【0062】次に、図8(b)に示すように、マスク露
光によってレジストR1を覆う状態となるレジストR2
を形成し、1014〜1015cm-2程度の高濃度燐
(P+ )のイオンドーピングを行ってソース、ドレイン
領域を形成する。その後、このレジストR1、R2の除
去を行っておく。
Next, as shown in FIG. 8B, the resist R2 is brought into a state of covering the resist R1 by mask exposure.
And a high concentration phosphorus (P + ) ion doping of about 10 14 to 10 15 cm −2 is performed to form source and drain regions. After that, the resists R1 and R2 are removed.

【0063】次いで、図8(c)に示すように、レーザ
光を照射し、非晶質シリコン層5’内の脱水素および結
晶化を行って多結晶シリコン層5を形成する。レーザ光
照射としては、例えばXeClから成る波長308nm
のエキシマレーザ光を使用し、約250〜300mJ/
cm2 の照射量で結晶化を行う。なお、レーザ光は、絶
縁基板2の表面または裏面のいずれからも照射すること
ができる。
Then, as shown in FIG. 8C, laser light is irradiated to dehydrogenate and crystallize the amorphous silicon layer 5 ′ to form a polycrystalline silicon layer 5. The laser light irradiation is, for example, made of XeCl and has a wavelength of 308 nm.
Excimer laser light of about 250-300 mJ /
Crystallization is performed with a dose of cm 2 . The laser light can be emitted from either the front surface or the back surface of the insulating substrate 2.

【0064】この脱水素の際には、第1金属汚染防止層
42および第1層間応力緩衝層41がゲート領域Gの部
分のみに形成されていることから、他の部分から容易に
水素が脱出できるようになる。また、少なくともゲート
領域Gの上方には第1金属汚染防止層42および第1層
間応力緩衝層41が残っているため、これが保護膜とな
って空気中でレーザ光照射を行っても汚染物質がゲート
領域G内に入り込むことがなくなる。さらに、このゲー
ト領域Gの上方にある第1金属汚染防止層42および第
1層間応力緩衝層41が反射防止膜となり、レーザ光が
効率良くゲート領域Gとなる部分に照射される状態とな
る。
At the time of this dehydrogenation, since the first metal contamination preventing layer 42 and the first interlayer stress buffer layer 41 are formed only in the portion of the gate region G, hydrogen is easily released from other portions. become able to. Further, since the first metal contamination preventing layer 42 and the first interlayer stress buffer layer 41 remain at least above the gate region G, they serve as a protective film, and pollutants remain even if laser light irradiation is performed in the air. It does not enter the gate region G. Further, the first metal contamination preventing layer 42 and the first interlayer stress buffer layer 41 above the gate region G serve as an antireflection film, and the laser light is efficiently irradiated to the portion serving as the gate region G.

【0065】次に、図9(a)に示すように、PSG8
(例えば、300nm厚)および窒化シリコン膜9(例
えば、200nm厚)を形成した後、フォーミングガス
中において400℃3〜4時間程度の水素化アニール処
理を行い多結晶シリコン層5内のダングリングボンドを
カットする。
Next, as shown in FIG. 9A, PSG8
After the silicon nitride film 9 (for example, 300 nm thick) and the silicon nitride film 9 (for example, 200 nm thick) are formed, hydrogenation annealing treatment is performed in a forming gas at 400 ° C. for about 3 to 4 hours to perform dangling bond in the polycrystalline silicon layer 5. To cut.

【0066】次いで、図9(b)に示すように、PSG
8および窒化シリコン膜9のソース、ゲート、ドレイン
に対応する位置に窓開けを行い、ソース電極S、ゲート
電極G、ドレイン電極Dを形成する。PSG8の窓開け
はドライエッチングで、窒化シリコン膜9の窓開けはウ
ェットエッチングで行う。また、各電極は、例えば1%
シリコン入りのアルミニウムを300nm厚程度形成
し、アルミニウムエッチングおよびアルミニウムシンタ
ーを施して形成する。
Then, as shown in FIG. 9B, the PSG
8 and a window corresponding to the source, gate and drain of the silicon nitride film 9 are opened to form a source electrode S, a gate electrode G and a drain electrode D. The PSG 8 window is opened by dry etching, and the silicon nitride film 9 window is opened by wet etching. Also, each electrode is, for example, 1%
Aluminum containing silicon is formed to a thickness of about 300 nm, and aluminum etching and aluminum sintering are performed.

【0067】これにより、コプラナー型の半導体装置1
が完成する。また、図9(c)に示すコプラナー型の半
導体装置1は、ゲート領域G内にLDD領域7が入り込
んだ構造のものである。LDD領域7をこのようにゲー
ト領域G内に入れるためには、図8(a)で示す低濃度
燐(P- )のイオンドーピングの際に斜めに打ち込む
か、または熱拡散によってゲート領域G内まで入り込む
ようにすればよい。
As a result, the coplanar semiconductor device 1
Is completed. Further, the coplanar type semiconductor device 1 shown in FIG. 9C has a structure in which the LDD region 7 is embedded in the gate region G. In order to insert the LDD region 7 into the gate region G in this way, the LDD region 7 is obliquely implanted during the ion doping of low concentration phosphorus (P ) shown in FIG. You just have to go in.

【0068】なお、図9(b)、(c)に示すコプラナ
ー型の半導体装置1であっても、ゲート絶縁部4を構成
する第1層間応力緩衝層41および保護用絶縁部6を構
成する第2層間応力緩衝層61の少なくとも一方を、多
結晶シリコン層5から離れる方向で酸化シリコン膜、窒
酸化シリコン膜の順に形成してもよい。これによって、
さらなる層間応力の緩和を図ることが可能となる。
Even in the coplanar type semiconductor device 1 shown in FIGS. 9B and 9C, the first interlayer stress buffer layer 41 and the protective insulating portion 6 forming the gate insulating portion 4 are formed. At least one of the second interlayer stress buffer layers 61 may be formed in order of the silicon oxide film and the silicon oxynitride film in the direction away from the polycrystalline silicon layer 5. by this,
It is possible to further alleviate the interlayer stress.

【0069】また、第1実施形態および第2実施形態に
おけるいずれの半導体装置1であってゲート電極3の両
側にLDD領域7を設けるいわゆるダブルLDD構造と
なっているが、ゲート−ドレイン間にのみLDD領域7
を設けるいわゆるシングルLDD構造としてもよい。ま
た、いずれの実施形態でもNチャネルMOS型ポリシリ
コンTFTから成る半導体装置1の例を説明したが、P
チャネルMOS型ポリシリコンTFTから成る半導体装
置1であってもイオンドーピングにおける導電型を変え
れば同様である。
Further, in any of the semiconductor devices 1 in the first and second embodiments, the LDD regions 7 are provided on both sides of the gate electrode 3 in a so-called double LDD structure, but only between the gate and the drain. LDD region 7
A so-called single LDD structure may be provided. Further, in each of the embodiments, the example of the semiconductor device 1 including the N-channel MOS type polysilicon TFT has been described.
The same applies to the semiconductor device 1 including the channel MOS type polysilicon TFT, if the conductivity type in ion doping is changed.

【0070】さらに、本発明のいずれの実施形態でも非
晶質シリコン膜(a−Si:H)をエキシマレーザ光照
射によるレーザアニールによって多結晶シリコン化する
例を示したが、他にアルゴンレーザ(Arレーザ)光照
射によるレーザアニールや、低温アニール(600℃、
20〜30時間程度)、RTA(Rapid Thermal Annea
l)による650〜700℃0.5〜1.0時間程度の
アニール処理等の方法であってもよい。
Further, in each of the embodiments of the present invention, an example in which an amorphous silicon film (a-Si: H) is converted into polycrystalline silicon by laser annealing by irradiation of excimer laser light is shown. Laser annealing by light irradiation of Ar laser or low temperature annealing (600 ° C.,
20-30 hours), RTA (Rapid Thermal Annea)
A method such as annealing treatment at 650 to 700 ° C. for 0.5 to 1.0 hour according to l) may be used.

【0071】[0071]

【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置およびその製造方法によれば次のような効果がある。
すなわち、ゲート領域に対応する上方に第1層間応力緩
衝層および第1金属汚染防止層から成るゲート絶縁部、
その下方に第2層間応力緩衝層および第2金属汚染防止
層から成る保護用絶縁部があるため、レーザ光を空気中
で照射してもゲート領域がアルカリ金属イオンや金属不
純物等で汚染させることがなく、特性劣化防止と生産性
とを大幅に向上させることが可能となる。
As described above, the semiconductor device and the method of manufacturing the same of the present invention have the following effects.
That is, a gate insulating portion including a first interlayer stress buffer layer and a first metal contamination preventing layer is provided above the gate region,
Since the protective insulating portion including the second interlayer stress buffer layer and the second metal contamination preventing layer is located thereunder, the gate region is contaminated with alkali metal ions, metal impurities, etc. even when the laser light is irradiated in the air. Therefore, it is possible to prevent the deterioration of characteristics and improve the productivity significantly.

【0072】また、このゲート絶縁部または保護用絶縁
部がレーザ光の反射防止膜となりゲート領域となる非晶
質シリコン層を効率良く結晶化させることができ、半導
体装置の特性向上および設備投資削減を図ることが可能
となる。
Further, the gate insulating portion or the protective insulating portion serves as an anti-reflection film for laser light to efficiently crystallize the amorphous silicon layer serving as the gate region, thereby improving the characteristics of the semiconductor device and reducing capital investment. Can be achieved.

【0073】さらに、各種薄膜を連続成膜するため、層
間での汚染が無くなるとともに層間の応力を小さくで
き、リーク電流を低減させることが可能となる。また、
レーザ光照射時に脱水素を容易に行うことができるた
め、脱水素、結晶化および活性化を連続して行うことが
でき、生産性を大幅に向上させることが可能となる。
Further, since various thin films are continuously formed, contamination between layers can be eliminated, stress between layers can be reduced, and leak current can be reduced. Also,
Since dehydrogenation can be easily performed at the time of laser light irradiation, dehydrogenation, crystallization, and activation can be continuously performed, and productivity can be significantly improved.

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

【図1】本発明の半導体装置の第1実施形態を説明する
模式断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating a first embodiment of a semiconductor device of the present invention.

【図2】本発明の半導体装置の製造方法を説明する模式
断面図(その1)である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view (No. 1) for explaining the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図3】本発明の半導体装置の製造方法を説明する模式
断面図(その2)である。
FIG. 3 is a schematic sectional view (No. 2) for explaining the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図4】本発明の半導体装置の製造方法を説明する模式
断面図(その3)である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view (3) explaining the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図5】本発明の半導体装置の製造方法を説明する模式
断面図(その4)である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view (4) explaining the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図6】本発明の半導体装置の製造方法を説明する模式
断面図(その5)である。
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view (5) explaining the method for manufacturing a semiconductor device of the present invention.

【図7】第2実施形態の製造方法を説明する模式断面図
(その1)である。
FIG. 7 is a schematic sectional view (No. 1) for explaining the manufacturing method of the second embodiment.

【図8】第2実施形態の製造方法を説明する模式断面図
(その2)である。
FIG. 8 is a schematic cross-sectional view (No. 2) for explaining the manufacturing method of the second embodiment.

【図9】第2実施形態の製造方法を説明する模式断面図
(その3)である。
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view (3) illustrating the manufacturing method according to the second embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体装置 2 絶縁基板 3 ゲート電極 4 ゲート絶縁
部 5 多結晶シリコン層 5’ 非晶質シ
リコン層 6 保護用絶縁部 7 LDD領域 41 第1層間応力緩衝層 42 第1金属
汚染防止層 61 第2層間応力緩衝層 62 第2金属
汚染防止層
1 Semiconductor Device 2 Insulating Substrate 3 Gate Electrode 4 Gate Insulating Part 5 Polycrystalline Silicon Layer 5 ′ Amorphous Silicon Layer 6 Protective Insulating Part 7 LDD Region 41 First Interlayer Stress Buffer Layer 42 First Metal Contamination Prevention Layer 61 Second Interlayer stress buffer layer 62 Second metal contamination prevention layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI H01L 29/78 627G G02F 1/136 500 (56)参考文献 特開 平6−13610(JP,A) 特開 平6−334183(JP,A) 特開 平7−37999(JP,A) 特開 平4−12330(JP,A) 特開 平5−47791(JP,A) 特開 平4−240734(JP,A) 特開 平6−163409(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 29/786 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI H01L 29/78 627G G02F 1/136 500 (56) Reference JP-A-6-13610 (JP, A) JP-A-6-334183 (JP, A) JP-A-7-37999 (JP, A) JP-A-4-12330 (JP, A) JP-A-5-47791 (JP, A) JP-A-4-240734 (JP, A) Kaihei 6-163409 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01L 29/786

Claims (12)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 絶縁基板上でゲート領域として形成され
る多結晶シリコン層と、該多結晶シリコン層とゲート電
極との間に形成されるゲート絶縁部と、該多結晶シリコ
ン層に対して該ゲート電極と反対側に形成される保護用
絶縁部とを備えている半導体装置の製造方法であって、 前記ゲート絶縁部を構成する窒化シリコン膜から成る
1層金属汚染防止層、少なくとも酸化シリコン膜もしく
は酸窒化シリコン膜から成る第1層間応力緩衝層、前記
多結晶シリコン層を構成するための非晶質シリコン層、
前記保護用絶縁部を構成する少なくとも酸化シリコン膜
もしくは酸窒化シリコン膜から成る第2層間応力緩衝
層、窒化シリコン膜から成る第2金属汚染防止層の順に
連続成膜を行い、 その後、前記非晶質シリコン層の前記ゲート領域となる
部分の前記保護用絶縁部を残し、その残った前記保護用
絶縁部を介してレーザアニールして前記非晶質シリコン
層を結晶化し、前記多結晶シリコン層を形成することを
特徴とする半導体装置の製造方法。
1. A polycrystalline silicon layer formed as a gate region on an insulating substrate, a gate insulating portion formed between the polycrystalline silicon layer and a gate electrode, and the polycrystalline silicon layer with respect to the polycrystalline silicon layer. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a gate electrode and a protective insulating portion formed on the side opposite to the gate electrode, the first metal contamination preventing layer comprising a silicon nitride film forming the gate insulating portion, and at least silicon oxide. Membrane
Is a first interlayer stress buffer layer made of a silicon oxynitride film , an amorphous silicon layer for forming the polycrystalline silicon layer,
At least a silicon oxide film forming the protective insulating portion
Alternatively, a second interlayer stress buffer layer made of a silicon oxynitride film and a second metal contamination prevention layer made of a silicon nitride film are successively formed in that order, and then the portion of the amorphous silicon layer to be the gate region is formed. A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that the amorphous silicon layer is crystallized by leaving the protective insulating portion and laser annealing through the remaining protective insulating portion to form the polycrystalline silicon layer. .
【請求項2】 前記第1層間応力緩衝層を酸化シリコン
膜と窒酸化シリコン膜とで構成し、前記第1金属汚染防
止層を窒化シリコン膜で構成する場合においては、 前記第1金属汚染防止層を構成する前記窒化シリコン
膜、前記第1層間応力緩衝層を構成する窒酸化シリコン
膜、酸化シリコン膜、前記非晶質シリコン層、前記第2
層間応力緩衝層、前記第2金属汚染防止層の順で連続成
膜を行うことを特徴とする請求項記載の半導体装置の
製造方法。
2. When the first interlayer stress buffer layer is composed of a silicon oxide film and a silicon oxynitride film and the first metal contamination prevention layer is composed of a silicon nitride film, the first metal contamination prevention layer is formed. The silicon nitride film forming the layer, the silicon oxynitride film forming the first interlayer stress buffer layer, the silicon oxide film, the amorphous silicon layer, the second
The interlayer stress buffer layer and the second metal contamination prevention layer are successively formed in this order.
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1 , wherein a film is formed .
【請求項3】 前記第2層間応力緩衝層を酸化シリコン
膜と窒酸化シリコン膜とで構成し、前記第2金属汚染防
止層を窒化シリコン膜で構成する場合においては、 前記第1金属汚染防止層、前記第1層間応力緩衝層、前
記非晶質シリコン層、前記第2層間応力緩衝層を構成す
る酸化シリコン膜、窒酸化シリコン膜、前記第2金属汚
染防止層を構成する窒化シリコン膜の順で連続成膜を行
ことを特徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方
法。
3. When the second interlayer stress buffer layer is composed of a silicon oxide film and a silicon oxynitride film and the second metal contamination prevention layer is composed of a silicon nitride film, the first metal contamination prevention layer is provided. A layer, the first interlayer stress buffer layer, the amorphous silicon layer, a silicon oxide film forming the second interlayer stress buffer layer, a silicon oxynitride film, and a silicon nitride film forming the second metal contamination preventing layer. Continuous film formation in order
The method according to claim 1, wherein the cormorants.
【請求項4】 前記第1層間応力緩衝層および第2層間応
力緩衝層を酸化シリコン膜と窒酸化シリコン膜とで構成
し、前記第1金属汚染防止層および第2金属汚染防止層
を窒化シリコン膜で構成する場合においては、 前記第1金属汚染防止層を構成する前記窒化シリコン
膜、前記第1層間応力緩衝層を構成する前記窒酸化シリ
コン膜、前記酸化シリコン膜、前記非晶質シリコン層、
前記第2層間応力緩衝層を構成する前記酸化シリコン
膜、前記窒酸化シリコン膜、前記第2金属防止層を構成
する前記窒化シリコン膜の順で連続成膜を行うことを特
徴とする請求項1記載の半導体装置の製造方法。
4. The first interlayer stress buffer layer and the second interlayer stress buffer layer are composed of a silicon oxide film and a silicon oxynitride film, and the first metal contamination prevention layer and the second metal contamination prevention layer are silicon nitride. In the case of forming a film, the silicon nitride film forming the first metal contamination preventing layer, the silicon oxynitride film forming the first interlayer stress buffer layer, the silicon oxide film, the amorphous silicon layer ,
2. The continuous film formation is performed in the order of the silicon oxide film forming the second interlayer stress buffer layer, the silicon oxynitride film, and the silicon nitride film forming the second metal prevention layer. A method for manufacturing a semiconductor device as described above.
【請求項5】 絶縁基板上でゲート領域として形成され
る多結晶シリコン層と、該多結晶シリコン層とゲート電
極との間に形成されるゲート絶縁部と、該多結晶シリコ
ン層に対して該ゲート電極と反対側に形成される保護用
絶縁部とを備えている半導体装置の製造方法であって、 前記保護用絶縁部を構成する窒化シリコン膜から成る
2金属汚染防止層、少なくとも酸化シリコン膜もしくは
酸窒化シリコン膜から成る第2層間応力緩衝層、前記多
結晶シリコン層を構成するための非晶質シリコン層、前
記ゲート絶縁部を構成する少なくとも酸化シリコン膜も
しくは酸窒化シリコン膜から成る第1層間応力緩衝層、
窒化シリコン膜から成る第1金属汚染防止層の順に連続
成膜を行い、 その後、前記非晶質シリコン層の前記ゲート領域となる
部分の前記ゲート絶縁部を残し、その残った前記ゲート
絶縁部を介してレーザアニールして前記非晶質シリコン
層を結晶化し、前記多結晶シリコン層を形成することを
特徴とする半導体装置の製造方法。
5. A polycrystalline silicon layer formed as a gate region on an insulating substrate, a gate insulating part formed between the polycrystalline silicon layer and a gate electrode, and the polycrystalline silicon layer with respect to the polycrystalline silicon layer. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: a protective insulating portion formed on a side opposite to a gate electrode, wherein a second metal contamination preventing layer made of a silicon nitride film forming the protective insulating portion, at least silicon oxide. Membrane or
A second interlayer stress buffer layer formed of a silicon oxynitride film , an amorphous silicon layer for forming the polycrystalline silicon layer, and at least a silicon oxide film forming the gate insulating portion are also formed.
Or a first interlayer stress buffer layer made of a silicon oxynitride film ,
A first metal contamination preventing layer made of a silicon nitride film is continuously formed in this order, and thereafter, the gate insulating portion of a portion of the amorphous silicon layer to be the gate region is left, and the remaining gate insulating portion is removed. A method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that the amorphous silicon layer is crystallized by laser annealing via the above to form the polycrystalline silicon layer.
【請求項6】 前記第1層間応力緩衝層を酸化シリコン
膜と窒酸化シリコン膜とで構成し、前記第1金属汚染防
止層を窒化シリコン膜で構成する場合においては、 前記第2金属汚染防止層、前記第2層間応力緩衝層、前記
非晶質シリコン層、前記第1層間応力緩衝層を構成する
酸化シリコン膜、窒酸化シリコン膜、前記第1金属汚染
防止層を構成する窒化シリコン膜の順で連続成膜を行う
ことを特徴とする請求項5記載の半導体装置の製造方
法。
6. The first interlayer stress buffer layer is made of silicon oxide.
It is composed of a film and a silicon oxynitride film to prevent the contamination of the first metal.
In the case where the stop layer is composed of a silicon nitride film, the second metal contamination preventing layer, the second interlayer stress buffer layer, the
Amorphous silicon layer, constituting the first interlayer stress buffer layer
Silicon oxide film, silicon oxynitride film, contamination of the first metal
Successive film formation is performed in order of the silicon nitride film that constitutes the prevention layer
6. A method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein
Law.
【請求項7】 前記第2層間応力緩衝層を酸化シリコン
膜と窒酸化シリコン膜とで構成し、前記第2金属汚染防
止層を窒化シリコン膜で構成する場合においては、 前記第2金属汚染防止層を構成する窒化シリコン膜、第2
層間応力緩衝層を構成 する窒酸化シリコン膜、酸化シリ
コン膜、前記非晶質シリコン層、前記第1層間応力緩衝
層、前記第1金属汚染防止層の順で連続成膜を行う こと
を特徴とする請求項5記載の半導体装置の製造方法。
7. The second interlayer stress buffer layer is made of silicon oxide.
It consists of a film and a silicon oxynitride film to prevent the contamination of the second metal.
In the case where the stop layer is composed of a silicon nitride film, a silicon nitride film that constitutes the second metal contamination preventing layer, a second
Silicon oxynitride film and silicon oxide forming the interlayer stress buffer layer
Con film, the amorphous silicon layer, the first interlayer stress buffer
Layer, carrying out the successive deposition in the order of the first metal contamination prevention layer
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein.
【請求項8】 前記第1層間応力緩衝層および第2層間応
力緩衝層を酸化シリコン膜と窒酸化シリコン膜とで構成
し、前記第1金属汚染防止層および第2金属汚染防止層
を窒化シリコン膜で構成する場合においては、 前記第2金属汚染防止層を構成する前記窒化シリコン
膜、前記第2層間応力緩衝層を構成する前記窒酸化シリ
コン膜、前記酸化シリコン膜、前記非晶質シリコン層、
前記第1層間応力緩衝層を構成する前記酸化シリコン
膜、前記窒酸化シリコン膜、前記第1金属汚染防止層を
構成する前記窒化シリコン膜の順で連続成膜を行う こと
を特徴とする請求項5記載の半導体装置の製造方法。
8. The first interlayer stress buffer layer and the second interlayer stress
The force buffer layer is composed of a silicon oxide film and a silicon oxynitride film.
And the first metal contamination prevention layer and the second metal contamination prevention layer
In the case where is formed of a silicon nitride film, the silicon nitride forming the second metal contamination preventing layer
A film, the nitrous oxide oxide constituting the second interlayer stress buffer layer
Con film, the silicon oxide film, the amorphous silicon layer,
The silicon oxide forming the first interlayer stress buffer layer
Film, the silicon oxynitride film, and the first metal contamination prevention layer
By performing successive deposition order of the silicon nitride film constituting
6. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein.
【請求項9】 前記第1層間応力緩衝層および第2層間応
力緩衝層は酸化シリコン膜を含み、 前記第1金属汚染防止層および第2金属汚染防止層は窒
化シリコン膜を含む構成となっており、 前記レーザアニールはXeClから成るエキシマレーザ
光を用いる ことを特徴とする請求項1または5記載の半
導体装置の製造方法。
Wherein said first interlayer stress buffer layer and the second interlayer stress buffer layer comprises a silicon oxide film, the first metal contamination prevention layer and the second metal contamination prevention layer is configured to include a silicon nitride film And the laser annealing is an excimer laser made of XeCl.
The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1 , wherein light is used .
【請求項10】 前記非晶質シリコン層に対するレーザ
アニールを大気中で行うことを特徴とする請求項1また
は5記載の半導体装置の製造方法。
Wherein said addition claim 1 laser annealing for amorphous silicon layer and performing in the air
Is a method of manufacturing a semiconductor device according to 5 .
【請求項11】 前記ゲート絶縁部の厚さを前記保護用
余色縁部の厚さよりも厚く形成することを特徴とする請
求項1または5記載の半導体装置の製造方法。
11. The method according to claim 1 or 5, wherein the forming thicker than the thickness of the gate complementary color edge thickness the protection of the insulating portion.
【請求項12】 前記保護用絶縁部側から前記非晶質シ
リコン層に対してレーザ光を照射しレーザアニールを行
うことを特徴とする請求項11記載の半導体装置の製造
方法。
12. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein the amorphous silicon layer is irradiated with laser light from the protective insulating portion side to perform laser annealing.
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