JP3444478B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device

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JP3444478B2
JP3444478B2 JP995399A JP995399A JP3444478B2 JP 3444478 B2 JP3444478 B2 JP 3444478B2 JP 995399 A JP995399 A JP 995399A JP 995399 A JP995399 A JP 995399A JP 3444478 B2 JP3444478 B2 JP 3444478B2
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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MIS(Metal-Insu
lator-Semiconductor;金属−絶縁体−半導体)型半導体
装置、特にMISトランジスタに関する。特に、本発明
は絶縁基板上に形成された薄膜上のMIS型半導体装
置、薄膜トランジスタ(TFT)に関し、なかでも、チ
ャネル形成領域が、ゲイト電極の上方に位置する、いわ
ゆる逆スタガー型の構造を有するMIS型半導体装置に
関するものである。本発明は、絶縁基板上に形成された
半導体集積回路、例えば液晶表示装置に用いられるアク
ティブマトリクス型回路やイメージセンサーの駆動回路
等に用いられる。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to MIS (Metal-Insu
The present invention relates to a lator-semiconductor (metal-insulator-semiconductor) type semiconductor device, in particular, a MIS transistor. In particular, the present invention relates to a thin film MIS type semiconductor device and a thin film transistor (TFT) formed on an insulating substrate, and has a so-called inverted stagger type structure in which a channel forming region is located above a gate electrode. The present invention relates to a MIS type semiconductor device. INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention is used in a semiconductor integrated circuit formed on an insulating substrate, for example, an active matrix type circuit used in a liquid crystal display device, a drive circuit of an image sensor, or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、絶縁基板上に薄膜状のMIS型半
導体装置を形成した装置をもちいることがある。例え
ば、アクティブマトリクス型液晶表示装置等である。現
在、市販されているアクティブマトリクス型回路は、T
FTを利用したものと、MIM等のダイオードを利用し
たものがある。特に前者は高品位な画像が得られるとし
て近年、さかんに製造されている。
2. Description of the Related Art In recent years, an apparatus having a thin film MIS type semiconductor device formed on an insulating substrate is sometimes used. For example, it is an active matrix type liquid crystal display device or the like. Currently, the commercially available active matrix type circuit is T
There are a type using FT and a type using a diode such as MIM. In particular, the former has been vigorously manufactured in recent years because it can provide high-quality images.

【0003】TFTを利用したアクティブマトリクス回
路は、多結晶シリコン等の多結晶半導体を利用したTF
Tと、アモルファスシリコンのようなアモルファス半導
体を利用したTFT(アモルファスシリコンTFT)が
知られている。後者は作製プロセス上の問題から、大画
面のものは作製が困難であり、大画面用には350℃以
下のプロセス温度で作製できる後者が主として用いられ
る。
An active matrix circuit using a TFT is a TF using a polycrystalline semiconductor such as polycrystalline silicon.
A TFT (amorphous silicon TFT) using T and an amorphous semiconductor such as amorphous silicon is known. The latter is difficult to manufacture for a large screen due to problems in the manufacturing process, and the latter, which can be manufactured at a process temperature of 350 ° C. or lower, is mainly used for large screens.

【0004】図2には従来のアモルファスシリコンTF
T(逆スタガー型)の作製工程を示す。基板201とし
ては、コーニング7059等の耐熱性のある無アルカリ
ガラスが使用される。アモルファスシリコンTFTのプ
ロセスの最高温度は350℃程度であるので、この温度
に耐えられるだけの材料が必要である。特に、液晶表示
パネルとして使用する場合には、熱処理によって歪むこ
とがないような耐熱性と高いガラス転移温度が必要であ
る。コーニング7059の場合にはこのガラス転移温度
が600℃弱なので条件を満たす。
FIG. 2 shows a conventional amorphous silicon TF.
The manufacturing process of T (reverse stagger type) is shown. As the substrate 201, heat-resistant non-alkali glass such as Corning 7059 is used. Since the maximum temperature of the process of the amorphous silicon TFT is about 350 ° C., a material that can withstand this temperature is required. In particular, when it is used as a liquid crystal display panel, heat resistance and a high glass transition temperature that are not distorted by heat treatment are required. In the case of Corning 7059, this glass transition temperature is less than 600 ° C., which satisfies the condition.

【0005】また、TFTの動作を安定にするために
は、ナトリウムのような可動イオンが基板中に含まれて
いることは望ましくない。コーニング7059はアルカ
リ濃度が十分に低いので問題はないが、もし、基板中に
多量のナトリウム等が含まれている場合には、基板中の
可動イオンがTFTに侵入しないように、窒化珪素、酸
化アルミニウム等のパッシベーション膜を形成する必要
がある。
In order to stabilize the operation of the TFT, it is not desirable that mobile ions such as sodium are contained in the substrate. Corning 7059 has no problem because the alkali concentration is sufficiently low. However, if the substrate contains a large amount of sodium or the like, silicon nitride and oxide are used to prevent mobile ions in the substrate from entering the TFT. It is necessary to form a passivation film of aluminum or the like.

【0006】まず、アルミニウムやタンタルのような導
電性材料で被膜を形成し、マスクでパターニングし
て、ゲイト電極202を形成する。特にゲイト電極・配
線と上部の配線との短絡を防止するためには、このゲイ
ト電極の表面に酸化膜203を形成しておけばよい。酸
化膜の形成方法としては、陽極酸化法が主として用いら
れる。これはゲイト電極202に電解溶液中で正の電圧
を印加して通電することによって、ゲイト電極表面が酸
化して形成される。
First, a gate electrode 202 is formed by forming a film with a conductive material such as aluminum or tantalum and patterning with a mask. In particular, in order to prevent a short circuit between the gate electrode / wiring and the upper wiring, an oxide film 203 may be formed on the surface of the gate electrode. The anodic oxidation method is mainly used as a method for forming the oxide film. This is formed by oxidizing the surface of the gate electrode 202 by applying a positive voltage to the gate electrode 202 in an electrolytic solution to energize it.

【0007】その後、ゲイト絶縁膜204が形成され
る。このゲイト絶縁膜としては、一般には窒化珪素が用
いられるが、酸化珪素であってもよく、あるいは窒素と
酸素が任意の比率で混じった珪化物であってもよい。ま
た、単層の膜であってもよいし、多層の膜であってもよ
い。ゲイト絶縁膜として窒化珪素膜を使用する場合に
は、プラズマCVD法を使用した場合には、プロセス温
度が350℃程度になり、本工程の最高温度となる。こ
の状態を図2(A)に示す。
After that, a gate insulating film 204 is formed. Although silicon nitride is generally used as the gate insulating film, silicon oxide may be used, or a silicide in which nitrogen and oxygen are mixed at an arbitrary ratio may be used. Further, it may be a single-layer film or a multi-layer film. When the silicon nitride film is used as the gate insulating film, the process temperature is about 350 ° C. when the plasma CVD method is used, which is the maximum temperature of this step. This state is shown in FIG.

【0008】さらに、アモルファスシリコン膜を形成す
る。プラズマCVD法を使用する場合であれば、基板温
度は250〜300℃が必要とされる。この膜の厚さは
薄い方が望ましく、通常は10〜100nm、好ましく
は10〜30nmとされる。そして、マスクでパター
ニングして、アモルファスシリコン領域205を形成す
る。このアモルファスシリコン領域は後に、TFTのチ
ャネル形成領域となる。ここまでの状態を図2(B)に
示す。
Further, an amorphous silicon film is formed. When the plasma CVD method is used, the substrate temperature is required to be 250 to 300 ° C. The thickness of this film is preferably as thin as possible, and is usually 10 to 100 nm, preferably 10 to 30 nm. Then, the amorphous silicon region 205 is formed by patterning with a mask. This amorphous silicon region will later become a TFT channel formation region. The state thus far is shown in FIG.

【0009】さらに、全体に窒化珪素膜を形成して、こ
れをマスクでパターニングし、エッチングストッパー
206とする。このエッチングストッパーは後の工程
で、誤って、チャネル形成領域のアモルファスシリコン
領域205をエッチングしないように設けられるのであ
る。なぜなら前述のようにアモルファスシリコン領域2
05は10〜100nmという薄さであるからである。
また、エッチングストッパーの下部のアモルファスシリ
コン領域はチャネル形成領域として機能するので、エッ
チングストッパーはできるだけゲイト電極に重なるよう
に設計される。しかし、通常のマスク合わせでは多少の
ずれが生じるので、ゲイト電極に十分に重なるように
(すなわち、ゲイト電極よりも小さくなるように)パタ
ーニングされる。
Further, a silicon nitride film is formed on the entire surface and is patterned with a mask to form an etching stopper 206. This etching stopper is provided so as not to erroneously etch the amorphous silicon region 205 in the channel formation region in a later step. Because the amorphous silicon region 2 as described above
This is because 05 is as thin as 10 to 100 nm.
Further, since the amorphous silicon region below the etching stopper functions as a channel forming region, the etching stopper is designed to overlap the gate electrode as much as possible. However, since a slight misalignment occurs in normal mask alignment, patterning is performed so as to sufficiently overlap the gate electrode (that is, smaller than the gate electrode).

【0010】その後、N型もしくはP型の導電型のシリ
コンの被膜を形成する。通常のアモルファスシリコンT
FTはNチャネル型とされる。このシリコンの被膜はア
モルファスシリコンではあまりにも導電率が低いので、
微結晶状態のシリコン膜とする。N型の微結晶シリコン
膜はプラズマCVD法で350℃以下の温度で作製する
ことができる。しかし、それでも抵抗が十分に低くない
ので、200nm以上の厚さとする必要があった。ま
た、P型の微結晶シリコン膜は著しく抵抗が大きいので
用いることができず、したがって、Pチャネル型TFT
をアモルファスシリコンで作製することは困難であっ
た。
After that, an N-type or P-type conductivity type silicon film is formed. Normal amorphous silicon T
The FT is of N-channel type. Since this silicon film has too low conductivity in amorphous silicon,
A silicon film in a microcrystalline state is used. The N-type microcrystalline silicon film can be formed by a plasma CVD method at a temperature of 350 ° C. or lower. However, since the resistance is still not sufficiently low, it was necessary to set the thickness to 200 nm or more. Further, the P-type microcrystalline silicon film cannot be used because it has a remarkably large resistance, and therefore the P-channel TFT
It has been difficult to manufacture the with amorphous silicon.

【0011】このようにして形成されたシリコン膜をマ
スクでパターニングし、N型微結晶シリコン領域20
7が形成される。ここまでの状態を図2(C)に示す。
図2(C)の状態では、(N型の)微結晶シリコン膜
が、エッチングストッパー上で接合しているので、TF
Tは機能しない。したがって、これを分断する必要があ
る。そこで、マスクを用いて、これを分断し、溝20
8を形成する。もし、エッチングストッパーがなけれ
ば、誤って下地のアモルファスシリコン領域205まで
をもエッチングしてしまう恐れがある。。なぜなら微結
晶シリコン領域207の厚さは、その下のアモルファス
シリコン領域の数倍から10数倍、あるいはそれ以上も
厚いからである。
The silicon film thus formed is patterned with a mask to form an N-type microcrystalline silicon region 20.
7 is formed. The state thus far is shown in FIG.
In the state of FIG. 2C, since the (N-type) microcrystalline silicon film is bonded on the etching stopper, TF
T does not work. Therefore, it is necessary to divide this. Then, this is divided by using a mask, and the groove 20
8 is formed. If there is no etching stopper, the underlying amorphous silicon region 205 may be accidentally etched. . This is because the thickness of the microcrystalline silicon region 207 is several times to ten times or more than that of the amorphous silicon region below it, or more.

【0012】その後、公知の方法によって、配線209
や画素電極210が、マスク、を用いて作製され
る。この状態を図2(D)に示す。以上の方法では、マ
スクの枚数が7枚という多量であるので、歩留りの低下
が懸念される。そこで、以下に示すようにマスク枚数を
減らす方法も提案されている。まず、基板上に第1のマ
スクを使用して、ゲイト電極部をパターニングする。そ
の後、ゲイト絶縁膜を形成し、さらに、アモルファスシ
リコン膜と窒化珪素膜(後にエッチングストッパーとな
る)を連続的に形成する。そして、裏面から露光して、
ゲイト電極部をマスクとして窒化珪素膜のみを自己整合
的にエッチングしてエッチングストッパーを形成する。
そして、その上に微結晶シリコン膜を形成し、第2のマ
スクを用いて、チャネル上方の溝(図2の208に対
応)を含むTFTの領域を形成する。その後、第3、第
4のマスクを用いて、配線や電極を形成する。最終的に
は図2(D)で示されるものと同等なものが得られる。
このように、セルフアライン工程を駆使することによ
り、マスク数を3枚減らすことができる。
After that, the wiring 209 is formed by a known method.
The pixel electrode 210 is formed using a mask. This state is shown in FIG. In the above method, since the number of masks is as large as seven, there is a concern that the yield will decrease. Therefore, a method of reducing the number of masks has been proposed as shown below. First, the gate electrode portion is patterned on the substrate using the first mask. After that, a gate insulating film is formed, and further, an amorphous silicon film and a silicon nitride film (which later become an etching stopper) are continuously formed. Then, expose from the back side,
Only the silicon nitride film is etched in a self-aligning manner using the gate electrode portion as a mask to form an etching stopper.
Then, a microcrystalline silicon film is formed thereover, and a second mask is used to form a TFT region including a groove above the channel (corresponding to 208 in FIG. 2). After that, wirings and electrodes are formed using the third and fourth masks. Finally, a product equivalent to that shown in FIG. 2D is obtained.
By making full use of the self-aligning process, the number of masks can be reduced by three.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】さて、このようにして
形成されたTFTは、図からわかるように、非常に凹凸
の激しいものとなる。これは主に、ゲイト電極部(ゲイ
ト電極の酸化物203を含む)、エッチングストッパー
と微結晶シリコン領域に起因するものであり、ゲイト電
極部の厚さを300nm、エッチングストッパーの厚さ
を200nm、微結晶シリコン領域206の厚さを30
0nmとすれば、基板上には800nmもの凹凸が生じ
ることとなる。
As can be seen from the figure, the TFT formed in this way has extremely severe irregularities. This is mainly due to the gate electrode portion (including the oxide 203 of the gate electrode), the etching stopper and the microcrystalline silicon region. The thickness of the gate electrode portion is 300 nm, the thickness of the etching stopper is 200 nm, The thickness of the microcrystalline silicon region 206 is 30
If the thickness is 0 nm, asperities of 800 nm will occur on the substrate.

【0014】例えば、液晶表示パネルのアクティブマト
リクス回路として使用する場合には、セルの厚さは5〜
6μmの厚さで、0.1μm以下の精度で制御されてい
る。このような条件で、1μmもの凹凸があればセルの
厚さの均一性に著しい欠陥を与えることとなる。
For example, when used as an active matrix circuit of a liquid crystal display panel, the cell thickness is 5 to 5.
It has a thickness of 6 μm and is controlled with an accuracy of 0.1 μm or less. Under such a condition, if there is an unevenness of 1 μm, a remarkable defect will be given to the uniformity of the cell thickness.

【0015】しかし、TFTの凹凸の原因として挙げら
れるこれらの要因は、いずれも簡単に低減できるもので
はない。例えば、微結晶シリコン膜を薄くするとソー
ス、ドレインの抵抗が高くなり、特性が低下する。ま
た、エッチングストッパーが薄いと、微結晶シリコン領
域をエッチングしている間に誤ってその下のアモルファ
スシリコン領域までエッチングする可能性があり、歩留
りが低下する。
However, none of these factors, which are mentioned as the cause of the unevenness of the TFT, can be easily reduced. For example, if the microcrystalline silicon film is made thin, the resistance of the source and drain increases and the characteristics deteriorate. Further, if the etching stopper is thin, the amorphous silicon region below may be erroneously etched while the microcrystalline silicon region is being etched, which lowers the yield.

【0016】本発明はこのような従来の問題点に鑑みて
なされたものであり、本発明の目的の一つは、プロセス
の簡略化である。例えば、マスクの枚数を従来の方法よ
りも減らすことによって歩留りを向上せしめる。あるい
は、成膜工程を減らすことによってスループットを向上
させ、コストを低減させることを目的とする。
The present invention has been made in view of such conventional problems, and one of the objects of the present invention is to simplify the process. For example, the yield is improved by reducing the number of masks as compared with the conventional method. Alternatively, it is intended to improve throughput and reduce cost by reducing film formation steps.

【0017】本発明の他の目的はTFTをより平坦にす
ることである。このことによって、液晶表示パネルに使
用する場合の問題を解決することができるばかりか、他
の応用においても平坦化は重要な技術課題であり、従来
のTFTでは応用が困難であったものにも応用すること
が可能となる。
Another object of the invention is to make the TFTs flatter. This not only solves the problem of using it for a liquid crystal display panel, but also planarization is an important technical issue in other applications, and it is difficult to apply it to conventional TFTs. It can be applied.

【0018】また、TFT特性の向上も本発明の目的で
ある。図2に示されるTFTでは、ソース/ドレインの
シート抵抗が高く、TFTの諸特性に悪影響を与える。
しかも、ソース/ドレインとチャネル形成領域は異なっ
た膜によって形成されているため、その間の接合の状態
はすこぶる悪い。しかも、チャネル形成領域の成膜後に
連続的にソース/ドレインが形成されることは不可能で
ある。理想的には、半導体集積回路のMOSトランジス
タのようにソース/ドレインとチャネル形成領域を同一
面内の同一膜によって構成し、これらの領域の間の接合
を改善することが特性改善に必要である。
It is also an object of the present invention to improve TFT characteristics. In the TFT shown in FIG. 2, the sheet resistance of the source / drain is high, which adversely affects various characteristics of the TFT.
Moreover, since the source / drain and the channel formation region are formed by different films, the state of the junction between them is extremely poor. Moreover, it is impossible to continuously form the source / drain after forming the channel formation region. Ideally, in order to improve the characteristics, it is necessary to form the source / drain and the channel forming region by the same film in the same plane and improve the junction between these regions like the MOS transistor of the semiconductor integrated circuit. .

【0019】[0019]

【問題を解決するための手段】上記の諸問題点を解決す
るために、本発明はエッチングストッパーを使用しない
全く新しいTFT作製方法およびその方法によって作製
されたTFTを提案する。すなわち、微結晶シリコン領
域(ソース/ドレイン)の抵抗を十分に低下させ、その
厚さを薄くする。さらには、本発明では、従来のように
チャネル形成領域となるアモルファスシリコン領域
(膜)の形成と、ソース/ドレイン領域となる微結晶シ
リコン領域(膜)の形成というような2段階のプロセス
を経ずして、1枚のシリコン膜を形成し、これをある部
分はソース/ドレイン領域に、他の部分はチャネル形成
領域に作り分けるという構成を有する。
In order to solve the above-mentioned problems, the present invention proposes a completely new TFT manufacturing method which does not use an etching stopper and a TFT manufactured by the method. That is, the resistance of the microcrystalline silicon region (source / drain) is sufficiently reduced and the thickness thereof is reduced. Furthermore, according to the present invention, a two-step process such as the formation of an amorphous silicon region (film) that becomes a channel formation region and the formation of a microcrystalline silicon region (film) that becomes a source / drain region as in the prior art is performed. Instead, one silicon film is formed, and one portion is formed as a source / drain region and the other portion is formed as a channel formation region.

【0020】スループットの向上に際しては、成膜工程
を少なくすることが最重要課題である。成膜工程は成膜
に時間を要するだけでなく、チャンバー内のクリーニン
グにも同程度の時間を要し、極めて清浄な環境を要求さ
れる現代の半導体プロセスにおいては、チャンバーの掃
除の合間に成膜をおこなうというのが実情である。した
がって、厚い被膜を形成するよりも薄い被膜を形成する
こと、多層の被膜を形成するより単層の被膜を形成する
ことが、スループットを上げるうえで必要である。その
意味で、成膜工程を削減することは望ましい。
In order to improve the throughput, reducing the number of film forming steps is the most important issue. Not only does the film formation process take time to form a film, but it also takes about the same time to clean the inside of the chamber.In modern semiconductor processes that require an extremely clean environment, the cleaning process is not performed between chambers. The reality is that the film is done. Therefore, forming a thin film rather than forming a thick film, and forming a single-layer film rather than forming a multi-layer film are necessary for increasing throughput. In that sense, it is desirable to reduce the film forming process.

【0021】本発明の1つの技術思想に基づいたTFT
は以下のような構成を有する。まず、逆スタガー型のT
FTである。ゲイト電極を覆ってゲイト絶縁膜が形成さ
れ、さらに、半導体膜が形成されているが、そのゲイト
電極の上方の部分はチャネル形成領域として機能するよ
うに実質的に真性である。その他の部分はN型もしくは
P型であり、ソース/ドレインとして機能する。また、
チャネル形成領域として機能する部分は、アモルファ
ス、セミアモルファス、微結晶、多結晶、あるいはそれ
らの中間状態のいずれをも取りうる。オフ電流を抑えた
い場合にはアモルファスが望ましい。一方、ソース/ド
レインとして機能する領域は十分に抵抗の小さな結晶性
シリコンである。しかも、本発明では、この領域は可視
光または近赤外光、すなわち、波長が4〜0.5μmの
強光を短時間、照射することによって、半導体に秩序
性、結晶性が付与されることを特徴とする。
A TFT based on one technical idea of the present invention
Has the following configuration. First, the inverted stagger type T
It is FT. A gate insulating film is formed so as to cover the gate electrode, and a semiconductor film is further formed. The portion above the gate electrode is substantially intrinsic so as to function as a channel formation region. The other portion is N-type or P-type and functions as a source / drain. Also,
The portion functioning as the channel formation region can be in an amorphous state, a semi-amorphous state, a microcrystalline state, a polycrystalline state, or an intermediate state thereof. Amorphous is desirable for suppressing the off current. On the other hand, the region functioning as the source / drain is crystalline silicon having a sufficiently small resistance. In addition, in the present invention, this region is irradiated with visible light or near-infrared light, that is, strong light having a wavelength of 4 to 0.5 μm for a short time, so that the semiconductor is provided with order and crystallinity. Is characterized by.

【0022】このような構成では、半導体膜の成膜は1
層だけでよく、量産性が向上する。さらに、従来のよう
な厚い微結晶シリコンが形成されないのでTFTの凹凸
を減らすことができる。もちろん、本発明は、チャネル
形成領域とソース/ドレイン等の不純物領域をただの1
層の半導体膜で形成することのみを要求するのではな
く、コストと特性を考慮して、素子の特性をより向上さ
せるために多層としてもよいことは言うまでもない。た
だし、その場合も、ソース/ドレインとチャネル形成領
域は実質的に同一面内(層内)に存在することが必要で
ある。
With such a structure, the semiconductor film can be formed in one step.
Only layers are required, and mass productivity is improved. Furthermore, since the thick microcrystalline silicon unlike the conventional case is not formed, the unevenness of the TFT can be reduced. Of course, according to the present invention, the channel forming region and the impurity regions such as the source / drain are not necessary.
It is needless to say that not only the formation of the semiconductor film of layers is required, but also a multilayer structure may be used in order to further improve the characteristics of the element in consideration of cost and characteristics. However, also in that case, it is necessary that the source / drain and the channel formation region are substantially in the same plane (inside the layer).

【0023】さらに本発明の技術思想に基づいた他のT
FTはチャネル形成領域の上部にエッチングストッパー
を有しないことを特徴とする。エッチングストッパーが
存在することは、TFTの凹凸の重要な要因である。
Further, another T based on the technical idea of the present invention.
The FT is characterized by not having an etching stopper on the channel formation region. The presence of the etching stopper is an important factor for the unevenness of the TFT.

【0024】本発明のTFTの作製は図1に示される方
法によっておこなわれるが、もちろん、この工程図に必
要な変更が加えられることはありうる。図に示すよう
に、耐熱性無アルカリガラス(例えばコーニング705
9)基板101上に、ゲイト電極102がマスクによ
ってパターニングされる。必要によっては、図1に示す
ようにゲイト電極の表面に酸化膜103を形成して、絶
縁性を高めてもよい。さらに、ゲイト絶縁膜104を形
成する。こうして、図1(A)を得る。
The fabrication of the TFT of the present invention is carried out by the method shown in FIG. 1, but it goes without saying that necessary modifications can be made to this process chart. As shown in the figure, heat-resistant non-alkali glass (for example Corning 705
9) The gate electrode 102 is patterned on the substrate 101 by a mask. If necessary, as shown in FIG. 1, an oxide film 103 may be formed on the surface of the gate electrode to enhance the insulating property. Further, a gate insulating film 104 is formed. Thus, FIG. 1A is obtained.

【0025】次に、アモルファス、セミアモルファス、
微結晶、多結晶、あるいはそれらの中間状態のシリコン
の薄膜を形成し、マスクによってパターニングをおこ
ない、半導体領域105を形成する。実際には、成膜温
度とオフ電流(リーク電流)を考慮してアモルファスシ
リコン膜を形成する場合が多いが、レーザーアニール等
の低温結晶化技術を使用して多結晶、あるいはセミアモ
ルファスシリコンとしてもよい。しかし、多結晶シリコ
ンやセミアモルファスシリコンを使用した場合には電界
移動度が大きくなるが、オフ電流も大きくなるので、液
晶表示パネルのアクティブマトリクス回路には適当でな
い。
Next, amorphous, semi-amorphous,
A thin film of microcrystal, polycrystal, or a silicon thin film in an intermediate state thereof is formed and patterned by a mask to form the semiconductor region 105. In practice, an amorphous silicon film is often formed in consideration of the film forming temperature and the off-current (leakage current), but a low temperature crystallization technique such as laser annealing may be used to form polycrystalline or semi-amorphous silicon. Good. However, when polycrystalline silicon or semi-amorphous silicon is used, the electric field mobility increases, but the off-current also increases, which is not suitable for an active matrix circuit of a liquid crystal display panel.

【0026】次いで、可視・近赤外光に対してマスク材
となるような被膜、例えば珪素の多い窒化珪素膜(厚さ
50nm以上が好ましい)を形成して、これをマスク
にてパターニングする。このときには窒化珪素膜の上に
フォトレジストを残存させてもよい。すなわち、図1
(C)において、106が窒化珪素膜であり、107が
フォトレジストである。後のイオン注入の工程を想定し
て、フォトレジストの厚さは100nm以上、好ましく
は500nm以上とする。
Next, a film that serves as a mask material for visible / near infrared light, for example, a silicon nitride film containing a large amount of silicon (preferably having a thickness of 50 nm or more) is formed, and this is patterned with a mask. At this time, the photoresist may be left on the silicon nitride film. That is, FIG.
In (C), 106 is a silicon nitride film and 107 is a photoresist. The thickness of the photoresist is 100 nm or more, preferably 500 nm or more, in consideration of the subsequent ion implantation step.

【0027】この状態で、最初にイオン注入あるいはイ
オンドープ、あるいはプラズマ化したイオンのドーピン
グ等の方法によって、半導体領域105に選択的に不純
物を注入する。こうして、不純物領域108が形成され
る。しかしながら、この不純物注入によって半導体膜中
には非常に大きな欠陥が生じてしまい、もはや半導体と
しては機能しなくなる。そこで、可視または近赤外光を
上方から短時間、照射して結晶化(ランプアニール、ラ
ピッド・サーマル・アニール(RTA))をおこなう。
この工程によって、半導体の秩序が回復され、不純物の
導入前の状態よりも秩序性の良好な状態が得られる。こ
のランプアニール工程では、用いられる光の照射時間や
被照射物の温度、雰囲気を適当に制御することによっ
て、極めて単結晶状態に近い多結晶状態からセミアモル
ファス状態まで様々な状態のシリコンを形成することが
出来る。このようにランプアニール工程によって得られ
たシリコンはラマン散乱分光法によって、結晶シリコン
に特有の散乱ピークを調べることによって、その結晶性
について確認することができる。
In this state, first, impurities are selectively implanted into the semiconductor region 105 by a method such as ion implantation, ion doping, or doping of plasmatized ions. Thus, the impurity region 108 is formed. However, this impurity implantation causes a very large defect in the semiconductor film, and the semiconductor film no longer functions as a semiconductor. Therefore, crystallization (lamp annealing, rapid thermal annealing (RTA)) is performed by irradiating visible or near infrared light from above for a short time.
By this step, the order of the semiconductor is restored, and a state with better order than the state before the introduction of impurities is obtained. In this lamp annealing process, by appropriately controlling the irradiation time of the light used, the temperature of the object to be irradiated, and the atmosphere, silicon in various states from a polycrystalline state that is extremely close to a single crystal state to a semi-amorphous state is formed. You can The crystallinity of the silicon thus obtained by the lamp annealing step can be confirmed by examining the scattering peaks peculiar to crystalline silicon by Raman scattering spectroscopy.

【0028】具体的には近赤外光から可視光にかけての
光、好ましくは波長が4μm〜0.5μmの光(例えば
波長1.3μmにピークを有する赤外光)を10〜10
00秒程度の比較的短い時間照射することにより、シリ
コン膜を加熱することにより、結晶性を助長せしめる。
用いる光の波長は、シリコン膜に吸収され、ガラス基板
では実質的に吸収されないことが望ましい。
More specifically, 10 to 10 light from near infrared light to visible light, preferably light having a wavelength of 4 μm to 0.5 μm (for example, infrared light having a peak at a wavelength of 1.3 μm) is used.
The crystallinity is promoted by heating the silicon film by irradiating it for a relatively short time of about 00 seconds.
The wavelength of the light used is preferably absorbed by the silicon film and not substantially absorbed by the glass substrate.

【0029】真性または実質的に真性のアモルファスシ
リコンは可視光、特に0.5μm未満の短波長の光では
よく吸収され、より長波長の光は吸収率が低下する。一
方、0.5〜4μmの波長の光は不純物のドープされた
アモルファスシリコン膜に効果的に吸収されるが、ガラ
ス基板にはほとんど吸収されない。その結果、0.5〜
4μmの光を用いれば、TFTの不純物ドープされた領
域のみを効果的に加熱することができる。また、ランプ
アニールにおいては、光は上方もしくは基板側のいずれ
か一方のみから照射されても、両方から照射されてもよ
いことは言うまでもない。
Intrinsic or substantially intrinsic amorphous silicon is well absorbed by visible light, especially light having a short wavelength of less than 0.5 μm, and light having a longer wavelength has a lower absorptivity. On the other hand, light having a wavelength of 0.5 to 4 μm is effectively absorbed by the amorphous silicon film doped with impurities, but hardly absorbed by the glass substrate. As a result, 0.5 ~
If the light of 4 μm is used, it is possible to effectively heat only the impurity-doped region of the TFT. Further, in the lamp annealing, it goes without saying that the light may be emitted from only one of the upper side and the substrate side or may be emitted from both sides.

【0030】さらに、かような熱処理においては、シリ
コン膜と基板の間の熱膨張率の違い、シリコン膜表面と
基板/シリコン膜界面との温度の違いなどから、シリコ
ン膜が剥離することも多々ある。特にこれは、膜の面積
が基板全面にわたるような大きな場合に顕著である。し
かし、本発明においては膜は十分に小さな面積に分断さ
れているので膜の剥離等を防止することができる。ま
た、基板表面全面がシリコン膜を通じて加熱されること
がないので、基板が熱的に収縮することは最低限に抑え
られる。また、基板等に対する熱的な影響を極力、抑え
るためにはランプアニールの時間を可能な限り短くする
ことが好ましい。
Further, in such heat treatment, the silicon film is often peeled off due to a difference in coefficient of thermal expansion between the silicon film and the substrate, a difference in temperature between the surface of the silicon film and the substrate / silicon film interface, and the like. is there. In particular, this is remarkable when the area of the film is large so as to cover the entire surface of the substrate. However, in the present invention, since the film is divided into a sufficiently small area, peeling of the film can be prevented. Further, since the entire surface of the substrate is not heated through the silicon film, thermal contraction of the substrate can be suppressed to the minimum. Further, in order to suppress the thermal influence on the substrate and the like as much as possible, it is preferable to shorten the lamp annealing time as much as possible.

【0031】また、ゲイト電極はこのランプアニールの
工程に耐えられる材質のものを選択すべきであり、タン
タルやチタン等、融点の高い金属が好ましい。また、ア
ルミニウムは、高温において容易に変形するが、十分な
厚さの陽極酸化膜に被覆されている場合には、短時間の
アニールであれば耐えられる。
The gate electrode should be made of a material that can withstand this lamp annealing process, and a metal having a high melting point such as tantalum or titanium is preferable. Further, aluminum is easily deformed at a high temperature, but when it is covered with an anodized film having a sufficient thickness, it can withstand a short annealing time.

【0032】本発明人の知見によると、ランプアニール
工程においては、試料を250〜500℃程度に加熱し
ておくと不純物の活性化が試料内部にまで進行し、不純
物濃度も十分大きくすることができた。チャネル形成領
域をアモルファスシリコンに保つためにはあまり高温の
状態に試料を置くことは望ましくなく、また、ガラス基
板にも制約が加わることから250〜350℃程度の加
熱にとどめることが望ましい。
According to the knowledge of the present inventor, in the lamp annealing step, if the sample is heated to about 250 to 500 ° C., the activation of impurities progresses to the inside of the sample, and the impurity concentration can be made sufficiently high. did it. In order to keep the channel formation region of amorphous silicon, it is not desirable to place the sample in a too high temperature state, and since the glass substrate is also restricted, it is desirable to limit the heating to about 250 to 350 ° C.

【0033】このようにドーピングをおこなった後、窒
化珪素膜106とフォトレジスト107を除去する。窒
化珪素膜106はそのまま残存させておいても構わな
い。そして、公知の方法によって、配線110やITO
の画素電極111を、マスクおよびによって形成す
る。以上の工程によって必要なマスクは合計5枚である
が、従来のようにゲイト電極の裏面露光技術を用いたセ
ルフアライン方式を駆使することによって4枚まで低減
できる。すなわち、ゲイト電極の形成に1枚、半導体領
域の形成に1枚、画素電極と配線の形成に計2枚を必要
とする。窒化珪素マスク106のパターニングはゲイト
電極をマスクとして裏面露光をおこなえばよい。
After performing the doping as described above, the silicon nitride film 106 and the photoresist 107 are removed. The silicon nitride film 106 may be left as it is. Then, the wiring 110 and the ITO are formed by a known method.
The pixel electrode 111 of is formed by a mask and. Although a total of five masks are required by the above steps, the number of masks can be reduced to four by making full use of the self-alignment method using the back surface exposure technique of the gate electrode as in the conventional case. That is, one is required to form the gate electrode, one is required to form the semiconductor region, and two are required to form the pixel electrode and the wiring. The patterning of the silicon nitride mask 106 may be performed by backside exposure using the gate electrode as a mask.

【0034】図1(D)から明らかなように、本発明に
よるTFTは、従来のTFTに比べて凹凸が小さい。こ
れは、凹凸の主な要因が、ゲイト電極部の凹凸だけだか
らである。半導体領域105の厚さは極めて薄く、従来
のTFTと同様に10〜100nmであるので、凹凸に
は大した寄与をしない。
As is apparent from FIG. 1D, the TFT according to the present invention has smaller irregularities than the conventional TFT. This is because the main cause of the unevenness is only the unevenness of the gate electrode portion. Since the thickness of the semiconductor region 105 is extremely thin and is 10 to 100 nm like the conventional TFT, it does not significantly contribute to the unevenness.

【0035】このように半導体領域、すなわちソース/
ドレインが薄くても良いのは、該領域の不純物濃度が十
分大きく、かつその結晶性が良好だからであり、ランプ
アニール工程を採用することによって本発明の特徴がも
たらされたのである。また、本発明では、従来のように
エッチングストッパーは存在せず、また、本発明で使用
されるマスク材も、TFT完成後は残存することは必要
とされないので、TFTの凹凸は著しく減少する。
As described above, the semiconductor region, that is, the source /
The drain may be thin because the impurity concentration in the region is sufficiently high and its crystallinity is good, and the feature of the present invention is brought about by adopting the lamp annealing process. Further, in the present invention, the etching stopper does not exist as in the conventional case, and the mask material used in the present invention is not required to remain after the completion of the TFT, so that the unevenness of the TFT is significantly reduced.

【0036】また、従来のTFTのように、チャネル形
成領域とソース/ドレインが異なる膜によって構成され
ているのではなく、同一の膜によって構成されているた
め、これらの領域間の接合は良好であり、TFTの特性
(電界移動度やサブスレシュホールド特性値、リーク電
流)は向上する。
Further, unlike the conventional TFT, the channel forming region and the source / drain are not made of different films, but are made of the same film, so that the junction between these regions is good. Thus, the TFT characteristics (electric field mobility, subthreshold characteristic value, leak current) are improved.

【0037】[0037]

【発明の実施の形態】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0038】[0038]

【実施例】〔実施例1〕 本実施例は図3に示す作製工
程にしたがって形成された。作製工程断面図は図1に対
応する。ただし、図1の金属配線・電極110形成工程
までで、ITO画素電極111形成の工程は含まれな
い。ゲイト電極はタンタルであり、ゲイト電極の表面に
は、工程5において厚さ約200nmの陽極酸化膜を形
成して絶縁性を向上せしめた。不純物のドーピング手段
には、イオンドーピング法を用いた。本工程で使用され
ているマスクの枚数は4枚である。全工程は26工程か
らなる。
EXAMPLES Example 1 This example was formed according to the manufacturing process shown in FIG. The manufacturing process sectional view corresponds to FIG. 1. However, the steps up to forming the metal wiring / electrode 110 in FIG. 1 do not include the step of forming the ITO pixel electrode 111. The gate electrode was tantalum, and in step 5, an anodic oxide film having a thickness of about 200 nm was formed on the surface of the gate electrode to improve the insulating property. An ion doping method was used as the impurity doping means. The number of masks used in this step is four. The total process consists of 26 processes.

【0039】図3〜図6において、『スパッタ』はスパ
ッタリング成膜法、『PCVD』はプラズマCVD法、
『RIE』は反応性イオンエッチング法を意味する。ま
た、これらの手法の後に:に続いて書かれているのは、
膜厚、使用ガス等である。
3 to 6, "sputter" is a sputtering film forming method, "PCVD" is a plasma CVD method,
"RIE" means reactive ion etching. Also, after these techniques, the following is written:
The film thickness, the gas used, etc.

【0040】本実施例に対応する従来の作製工程は断面
図は図2に、工程図は図5に示されるが、ここでは、使
用されるマスクの枚数は6枚であり、全工程は29工程
からなる。このように本実施例では従来の方法を採用す
るよりも製造工程を短縮できた。
The sectional view of the conventional manufacturing process corresponding to this embodiment is shown in FIG. 2 and the process drawing thereof is shown in FIG. 5. Here, the number of masks used is 6, and the total number of processes is 29. Consists of steps. As described above, in this embodiment, the manufacturing process can be shortened as compared with the conventional method.

【0041】以下、工程図にしたがって、本実施例を詳
細に説明する。基板としてはコーニング7059ガラス
(図1の101)を使用した。これを洗浄し(工程
1)、その上にスパッタ法でタンタル膜を厚さ200n
m形成した(工程2)。そして、これをマスクでパタ
ーニングし(工程3)、混酸(5%の硝酸を含む燐酸)
でエッチングした(工程4)。その後、タンタルゲイト
電極(図1の102)に通電して陽極酸化をおこない、
最大で120Vまで電圧を上げて、陽極酸化膜(図1の
103)を厚さ200nm形成した(工程5)。陽極酸
化の手法については、特願平3−237100もしくは
同3−238713に記述されているので、ここでは詳
述しない。
The present embodiment will be described in detail below with reference to process drawings. Corning 7059 glass (101 in FIG. 1) was used as the substrate. This is washed (step 1), and a tantalum film having a thickness of 200 n is formed thereon by a sputtering method.
m (step 2). Then, this is patterned with a mask (step 3), and mixed acid (phosphoric acid containing 5% nitric acid)
Etching was performed (step 4). After that, the tantalum gate electrode (102 in FIG. 1) is energized to perform anodic oxidation,
The voltage was increased to 120 V at maximum and an anodic oxide film (103 in FIG. 1) was formed to a thickness of 200 nm (step 5). The method of anodic oxidation is described in Japanese Patent Application No. 3-237100 or 3-238713 and will not be described in detail here.

【0042】その後、レジストを除去し(工程6)、ゲ
イト絶縁膜である厚さ200nmの窒化珪素膜(図1の
104)をプラズマCVD法によって形成した(工程
7)。このときの基板温度は300℃とした。そして、
基板洗浄(工程8)後、プラズマCVD法によって厚さ
30nmのアモルファスシリコン膜を形成した(工程
9)このときの基板温度は300℃とした。
After that, the resist was removed (step 6), and a 200 nm-thick silicon nitride film (104 in FIG. 1) as a gate insulating film was formed by plasma CVD (step 7). The substrate temperature at this time was 300 ° C. And
After cleaning the substrate (step 8), an amorphous silicon film having a thickness of 30 nm was formed by the plasma CVD method (step 9). The substrate temperature at this time was 300 ° C.

【0043】そして、マスクによって、半導体領域の
パターニングをおこない(工程10)、アモルファスシ
リコン膜をCF4 を反応ガスとする反応性イオンエッチ
ング法によってエッチングして(工程11)、半導体領
域(図1の105)を形成した。残ったレジストは除去
し(工程12)、基板を洗浄した(工程13)。
Then, the semiconductor region is patterned with a mask (step 10), and the amorphous silicon film is etched by the reactive ion etching method using CF 4 as a reaction gas (step 11) to form the semiconductor region (FIG. 1). 105) was formed. The remaining resist was removed (step 12) and the substrate was washed (step 13).

【0044】その後、厚さ200nmの窒化珪素膜をプ
ラズマCVD法によって形成した(工程14)。このと
きの基板温度は300℃とした。そして、マスクによ
って、窒化珪素マスクのパターニングをおこない(工程
15)、窒化珪素膜をバッファー弗酸でエッチングして
(工程16)、窒化珪素マスク(図1の106)を形成
した。窒化珪素マスクの上には厚さ約500nmのレジ
スト(図1の107)が残った。
After that, a 200-nm-thick silicon nitride film was formed by the plasma CVD method (step 14). The substrate temperature at this time was 300 ° C. Then, the silicon nitride mask was patterned with the mask (step 15), and the silicon nitride film was etched with buffer hydrofluoric acid (step 16) to form a silicon nitride mask (106 in FIG. 1). A resist (107 in FIG. 1) having a thickness of about 500 nm remained on the silicon nitride mask.

【0045】ついで、イオンドーピング法によって、3
×1015cm-2のドーズ量のリンイオンを10keVの
加速エネルギーで打ち込み(工程17)、不純物領域
(図1の108)を形成した。その後、基板を洗浄し
(工程18)、残存したレジストを除去した(工程1
9)。
Then, by the ion doping method, 3
Phosphorus ions with a dose of × 10 15 cm -2 were implanted with an acceleration energy of 10 keV (step 17) to form an impurity region (108 in FIG. 1). Then, the substrate was washed (step 18) and the remaining resist was removed (step 1).
9).

【0046】その後、ハロゲンタングステンランプによ
ってランプアニールをおこない(工程20)、窒化珪素
マスク(図1の106)をバッファー弗酸でエッチング
して除去した(工程21)。ランプアニール(工程2
0)においては、可視・近赤外光の強度は、モニターの
単結晶シリコンウェハー上の温度が800〜1300
℃、代表的には900〜1200℃の間にあるように調
整した。具体的には、シリコンウェハーに埋め込んだ熱
電対の温度をモニターして、これを赤外線の光源にフィ
ードバックさせた。本実施例では、昇温・降温は、図7
(A)もしくは(B)のようにおこなった。昇温は、一
定で速度は50〜200℃/秒、降温は自然冷却で20
〜100℃であった。
After that, lamp annealing was performed with a halogen tungsten lamp (step 20), and the silicon nitride mask (106 in FIG. 1) was removed by etching with buffer hydrofluoric acid (step 21). Lamp annealing (Process 2
In 0), the intensity of visible / near infrared light is 800 to 1300 when the temperature on the monitor single crystal silicon wafer is 800 to 1300.
C., typically between 900 and 1200.degree. Specifically, the temperature of the thermocouple embedded in the silicon wafer was monitored and fed back to the infrared light source. In this embodiment, the temperature rising / falling temperature is as shown in FIG.
It carried out like (A) or (B). The temperature rise is constant, the speed is 50 to 200 ° C / sec, and the temperature fall is 20 by natural cooling.
Was ~ 100 ° C.

【0047】図7(A)は一般的な温度サイクルで、昇
温時間a、保持時間b、降温時間cの3つの過程からな
る。しかし、この場合には試料は室温から1000℃も
の高温へ、さらに高温状態から室温へと急激に加熱・冷
却されるので、珪素膜や基板に与える影響が大きく、珪
素膜の剥離の可能性も高い。
FIG. 7A shows a general temperature cycle, which is composed of three processes of a temperature raising time a, a holding time b, and a temperature lowering time c. However, in this case, since the sample is rapidly heated and cooled from room temperature to a temperature as high as 1000 ° C., and further from a high temperature state to room temperature, it has a great influence on the silicon film and the substrate, and the silicon film may be peeled off. high.

【0048】この問題を解決するためには、図7(B)
のように、保持に達する前に、プレヒート時間dやポス
トヒート時間fを設け、保持時間に達する前に200〜
500℃の基板や膜に大きな影響を与えない温度に保持
しておくことが望ましい。また、このランプアニールは
2 雰囲気中にておこなった。H2 雰囲気に0.1〜1
0%のHCl、その他ハロゲン化水素やフッ素や塩素、
臭素の化合物を混入してもよい。その後、基板を洗浄し
た(工程22)。
In order to solve this problem, FIG.
As described above, a preheat time d and a postheat time f are provided before reaching the holding time, and 200 to before the holding time is reached.
It is desirable to keep at a temperature of 500 ° C. that does not significantly affect the substrate and film. Also, this lamp annealing was performed in an H 2 atmosphere. 0.1 to 1 in H 2 atmosphere
0% HCl, other hydrogen halide, fluorine and chlorine,
A compound of bromine may be mixed. Then, the substrate was washed (step 22).

【0049】次に、アルミニウム被膜をスパッタ法によ
って、厚さ400nm形成し(工程23)、アルミニウ
ム配線をマスクによってパターニングし(工程2
4)、さらに混酸によってアルミニウム被膜をエッチン
グして(工程25)、アルミニウム配線(図1の11
0)を形成した。残存したレジストは除去した(工程2
6)。最後に、1気圧の水素雰囲気で350℃、30分
のアニールをおこなった。特に本発明では、可視・近赤
外光によるランプアニールの工程で生じた不対結合手
を、その後の工程で、水素雰囲気において、250〜4
00℃で加熱することによって中和することが重要であ
る。以上の工程によってNチャネル型TFTが完成され
た。
Next, an aluminum film is formed to a thickness of 400 nm by the sputtering method (step 23), and the aluminum wiring is patterned by a mask (step 2).
4) Then, the aluminum film is further etched with mixed acid (step 25), and the aluminum wiring (11 in FIG. 1) is etched.
0) was formed. The remaining resist was removed (step 2
6). Finally, annealing was performed at 350 ° C. for 30 minutes in a hydrogen atmosphere of 1 atm. Particularly, in the present invention, the dangling bonds generated in the step of lamp annealing with visible light / near infrared light are subjected to 250 to 4 in the hydrogen atmosphere in the subsequent step.
It is important to neutralize by heating at 00 ° C. Through the above steps, the N-channel TFT was completed.

【0050】〔実施例2〕 本実施例は図4に示す作製
工程にしたがって形成された。作製工程断面図は裏面露
光技術を用いる点を除けば図1に対応する。ただし、図
4に示されているのは、実施例1と同様、図1の金属配
線・電極110形成工程までの工程である。ゲイト電極
はタンタルであり、ゲイト電極の表面には、工程5にお
いて厚さ約200nmの陽極酸化膜を形成して絶縁性を
向上せしめた。窒化珪素マスクの形成には裏面露光技術
を用いた。不純物のドーピング手段には、イオンドーピ
ング法を用いた。本工程で使用されているマスクの枚数
は、裏面露光技術によって、1枚削減され、3枚であ
る。全工程は26工程からなる。
Example 2 This example was formed according to the manufacturing process shown in FIG. A cross-sectional view of the manufacturing process corresponds to FIG. 1 except that a backside exposure technique is used. However, as shown in FIG. 4, like the first embodiment, the steps up to the step of forming the metal wiring / electrode 110 of FIG. 1 are performed. The gate electrode was tantalum, and in step 5, an anodic oxide film having a thickness of about 200 nm was formed on the surface of the gate electrode to improve the insulating property. A backside exposure technique was used to form the silicon nitride mask. An ion doping method was used as the impurity doping means. The number of masks used in this step is reduced by one by the backside exposure technique to three. The total process consists of 26 processes.

【0051】本実施例に対応する従来の作製工程は図6
に示されるが、ここでは、使用されるマスクの枚数は3
枚であり、全工程は23工程からなる。本実施例(図
4)では、全工程数は増加しているが、スループットを
制限する成膜工程数は5工程であり、従来(図6)の6
工程よりも少なく、実際には生産性は向上している。
A conventional manufacturing process corresponding to this embodiment is shown in FIG.
, The number of masks used is 3 here.
It is a sheet, and the whole process consists of 23 processes. In this embodiment (FIG. 4), the total number of steps is increased, but the number of film forming steps that limits the throughput is 5, which is 6 of the conventional method (FIG. 6).
Fewer than the process, the productivity is actually improved.

【0052】以下、工程図にしたがって、本実施例を詳
細に説明する。基板としてはコーニング7059ガラス
(図1の101)を使用した。これを洗浄し(工程
1)、その上にスパッタ法でタンタル膜を厚さ400n
m形成した(工程2)。そして、これをマスクでパタ
ーニングし(工程3)、混酸(5%の硝酸を含む燐酸)
でエッチングした(工程4)。その後、タンタルゲイト
電極(図1の102)に通電して陽極酸化をおこない、
最大で120Vまで電圧を上げて、陽極酸化膜(図1の
103)を厚さ200nm形成した(工程5)。
The present embodiment will be described in detail below with reference to process drawings. Corning 7059 glass (101 in FIG. 1) was used as the substrate. This is washed (step 1), and a tantalum film having a thickness of 400 n is formed thereon by a sputtering method.
m (step 2). Then, this is patterned with a mask (step 3), and mixed acid (phosphoric acid containing 5% nitric acid)
Etching was performed (step 4). After that, the tantalum gate electrode (102 in FIG. 1) is energized to perform anodic oxidation,
The voltage was increased to 120 V at maximum and an anodic oxide film (103 in FIG. 1) was formed to a thickness of 200 nm (step 5).

【0053】その後、レジストを除去し(工程6)、ゲ
イト絶縁膜である窒化珪素膜(図1の104)をプラズ
マCVD法によって厚さ200nm形成した(工程
7)。このときの基板温度は300℃とした。そして、
基板洗浄(工程8)後、プラズマCVD法によって厚さ
30nmのアモルファスシリコン膜を形成した(工程
9)このときの基板温度は300℃とした。
After that, the resist was removed (step 6), and a silicon nitride film (104 in FIG. 1) as a gate insulating film was formed to a thickness of 200 nm by the plasma CVD method (step 7). The substrate temperature at this time was 300 ° C. And
After cleaning the substrate (step 8), an amorphous silicon film having a thickness of 30 nm was formed by the plasma CVD method (step 9). The substrate temperature at this time was 300 ° C.

【0054】そして、マスクによって、半導体領域の
パターニングをおこない(工程10)、アモルファスシ
リコン膜をCF4 を反応ガスとする反応性イオンエッチ
ング法によってエッチングして(工程11)、半導体領
域(図1の105)を形成した。残ったレジストは除去
し(工程12)、基板を洗浄した(工程13)。
Then, the semiconductor region is patterned with a mask (step 10), and the amorphous silicon film is etched by the reactive ion etching method using CF 4 as a reaction gas (step 11) to form the semiconductor region (FIG. 1). 105) was formed. The remaining resist was removed (step 12) and the substrate was washed (step 13).

【0055】その後、厚さ200nmの窒化珪素膜をプ
ラズマCVD法によって形成した(工程14)。このと
きの基板温度は300℃とした。そして、レジストを塗
布した状態で基板の裏面から露光し、ゲイト電極をマス
クとしてセルフアライン的に窒化珪素マスクのパターニ
ングをおこない(工程15)、窒化珪素膜をバッファー
弗酸でエッチングして(工程16)、窒化珪素マスク
(図1の106)を形成した。窒化珪素マスクの上には
厚さ約500nmのレジスト(図1の107)が残っ
た。
After that, a 200-nm-thick silicon nitride film was formed by the plasma CVD method (step 14). The substrate temperature at this time was 300 ° C. Then, the resist is applied and exposed from the back surface of the substrate, the silicon nitride mask is patterned in a self-aligned manner using the gate electrode as a mask (step 15), and the silicon nitride film is etched with buffer hydrofluoric acid (step 16). ), And a silicon nitride mask (106 in FIG. 1) was formed. A resist (107 in FIG. 1) having a thickness of about 500 nm remained on the silicon nitride mask.

【0056】ついで、イオンドーピング法によって、2
×1015cm-2のドーズ量のリンイオンを10keVの
加速エネルギーで打ち込み(工程17)、不純物領域
(図1の108)を形成した。その後、基板を洗浄し
(工程18)、残存したレジストを除去した(工程1
9)。
Then, by the ion doping method, 2
Phosphorus ions with a dose of × 10 15 cm -2 were implanted with an acceleration energy of 10 keV (step 17) to form an impurity region (108 in FIG. 1). Then, the substrate was washed (step 18) and the remaining resist was removed (step 1).
9).

【0057】その後、ハロゲンタングステンランプによ
ってランプアニールをおこない(工程20)、窒化珪素
マスク(図1の106)をバッファー弗酸でエッチング
して除去した(工程21)。ランプアニールの条件は実
施例1と同じとした。その後、基板を洗浄した(工程2
2)。
After that, lamp annealing was performed with a halogen tungsten lamp (step 20), and the silicon nitride mask (106 in FIG. 1) was removed by etching with buffer hydrofluoric acid (step 21). The conditions for lamp annealing were the same as in Example 1. Then, the substrate was washed (Step 2
2).

【0058】そして、アルミニウム被膜をスパッタ法に
よって、厚さ400nm形成し(工程23)、アルミニ
ウム配線をマスクによってパターニングし(工程2
4)、さらに混酸によってアルミニウム被膜をエッチン
グして(工程25)、アルミニウム配線(図1の11
0)を形成した。残存したレジストは除去した(工程2
6)。最後に、1気圧の水素雰囲気で350℃、30分
のアニールをおこなった。以上の工程を経てNチャネル
型TFTが作製された。
Then, an aluminum film is formed to a thickness of 400 nm by the sputtering method (step 23), and the aluminum wiring is patterned by a mask (step 2).
4) Then, the aluminum film is further etched with mixed acid (step 25), and the aluminum wiring (11 in FIG. 1) is etched.
0) was formed. The remaining resist was removed (step 2
6). Finally, annealing was performed at 350 ° C. for 30 minutes in a hydrogen atmosphere of 1 atm. An N-channel TFT was manufactured through the above steps.

【0059】[0059]

【発明の効果】本発明による効果は以上の記述から明ら
かなように、工程の簡略化に特徴がある。のみならず、
ソース、ドレイン領域のシート抵抗が小さいために品質
のよい(例えば、高速性に優れることやしきい値電圧が
小さいこと等)TFTを提供できることである。このよ
うに本発明は産業上有益である。
As is apparent from the above description, the effect of the present invention is characterized by the simplification of the process. As well,
The sheet resistance of the source and drain regions is small, so that it is possible to provide a TFT of good quality (for example, excellent in high speed and small in threshold voltage). As described above, the present invention is industrially useful.

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

【図1】 本発明によるTFTの作製方法の断面図を示
す。
FIG. 1 shows a cross-sectional view of a method for manufacturing a TFT according to the present invention.

【図2】 従来のTFT作製方法の断面図を示す。FIG. 2 shows a cross-sectional view of a conventional TFT manufacturing method.

【図3】 実施例1のTFTの作製工程図を示す。3A to 3C show a manufacturing process diagram of the TFT of Example 1. FIG.

【図4】 実施例2のTFTの作製工程図を示す。4A to 4C show a manufacturing process diagram of a TFT of Example 2. FIG.

【図5】 従来法によるTFTの作製工程図を示す。5A to 5C are views showing a process of manufacturing a TFT by a conventional method.

【図6】 従来法によるTFTの作製工程図を示す。FIG. 6 is a diagram showing a process of manufacturing a TFT by a conventional method.

【図7】 実施例1の温度設定例を示す。FIG. 7 shows an example of temperature setting according to the first embodiment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 基板 102 ゲイト電極 103 ゲイト電極の表面酸化物 104 ゲイト絶縁膜 105 半導体領域 106 窒化珪素マスク 107 フォトレジストマスク 108 不純物領域 109 チャネル形成領域 110 金属配線 111 画素電極(ITO) 101 substrate 102 gate electrode 103 Surface oxide of gate electrode 104 Gate insulation film 105 Semiconductor region 106 silicon nitride mask 107 photoresist mask 108 impurity region 109 channel formation region 110 metal wiring 111 Pixel electrode (ITO)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−269837(JP,A) 特開 昭56−100412(JP,A) 特開 昭59−211221(JP,A) 特開 昭61−198625(JP,A) 特開 昭60−245173(JP,A) 特開 昭62−205664(JP,A) 特開 昭58−168278(JP,A)   ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page       (56) Reference JP-A-4-269837 (JP, A)                 JP-A-56-100412 (JP, A)                 Japanese Patent Laid-Open No. 59-221221 (JP, A)                 JP 61-198625 (JP, A)                 JP-A-60-245173 (JP, A)                 JP-A-62-205664 (JP, A)                 JP 58-168278 (JP, A)

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 絶縁ゲイト型半導体装置の作製方法であ
って、 基板上にゲイト電極を形成し、 前記ゲイト電極上にゲイト絶縁膜を形成し、 前記ゲイト絶縁膜上に10〜100nmのアモルファス
または多結晶の半導体膜を形成し、前記半導体膜上にマスクを形成し、 前記半導体膜の前記マスクで覆われていない領域 に不純
物を注入しソース領域及びドレイン領域を形成し前記マスクを残したまま、 ランプアニールにより前記半
導体膜を第1の温度まで上昇させ、前記半導体膜を前記
第1の温度に維持した後、さらに、ランプアニールによ
り前記半導体膜を前記第1の温度から前記第1の温度よ
り高い第2の温度まで上昇させ、前記半導体膜を前記第
2の温度に維持することにより、前記ソース領域及び前
記ドレイン領域を結晶化することを特徴とする絶縁ゲイ
ト型半導体装置の作製方法。
1. A method of manufacturing an insulating gate type semiconductor device, comprising: forming a gate electrode on a substrate; forming a gate insulating film on the gate electrode; A polycrystalline semiconductor film is formed , a mask is formed on the semiconductor film , an impurity is injected into a region of the semiconductor film which is not covered with the mask to form a source region and a drain region, and the mask is left. As it is, the temperature of the semiconductor film is raised to the first temperature by the lamp annealing, and the semiconductor film is maintained at the first temperature, and then the semiconductor film is further heated from the first temperature to the first temperature by the lamp annealing. Crystallizing the source region and the drain region by raising the temperature to a second temperature higher than the temperature and maintaining the semiconductor film at the second temperature. Method of manufacturing insulated gate type semiconductor device according to claim.
【請求項2】 絶縁ゲイト型半導体装置の作製方法であ
って、 基板上にゲイト電極を形成し、 前記ゲイト電極上にゲイト絶縁膜を形成し、 前記ゲイト絶縁膜上に10〜100nmのアモルファス
または多結晶の半導体膜を形成し、 前記半導体膜上にマスクを形成し、 前記半導体膜の前記マスクで覆われていない選択された
領域に不純物を注入し、 前記マスクを残したまま、ランプアニールにより前記半
導体膜を第1の温度まで上昇させ、前記半導体膜を前記
第1の温度に維持した後、さらに、ランプアニールによ
り前記半導体膜を前記第1の温度から前記第1の温度よ
り高い第2の温度まで上昇させ、前記半導体膜を前記第
2の温度に維持することにより、前記半導体膜の前記選
択された領域を結晶化することを特徴とする絶縁ゲイト
型半導体装置の作製方法。
2. A method of manufacturing an insulating gate type semiconductor device, wherein a gate electrode is formed on a substrate, a gate insulating film is formed on the gate electrode, and an amorphous film of 10 to 100 nm is formed on the gate insulating film.
Alternatively, a polycrystalline semiconductor film is formed, a mask is formed over the semiconductor film, impurities are injected into a selected region of the semiconductor film which is not covered with the mask, and lamp annealing is performed with the mask left. Temperature of the semiconductor film is raised to a first temperature by maintaining the semiconductor film at the first temperature by means of lamp annealing and then the semiconductor film is heated from the first temperature to a temperature higher than the first temperature. 2. A method for manufacturing an insulating gate type semiconductor device, comprising: crystallizing the selected region of the semiconductor film by raising the temperature to 2 and maintaining the semiconductor film at the second temperature.
【請求項3】 絶縁ゲイト型半導体装置の作製方法であ
って、 基板上にゲイト電極を形成し、 前記ゲイト電極上にゲイト絶縁膜を形成し、 前記ゲイト絶縁膜上に10〜100nmのアモルファス
または多結晶の半導体膜を形成し、 前記半導体膜上にフォトレジストと珪素化合物膜でなる
マスクを形成し、 前記マスクを用いて前記半導体膜の選択された領域に不
純物を注入し、 前記不純物注入後に前記フォトレジストを除去し、 前記珪素化合物膜を残したまま、ランプアニールにより
前記半導体膜を第1の温度まで上昇させ、前記半導体膜
を前記第1の温度に維持した後、さらに、ランプアニー
ルにより前記半導体膜を前記第1の温度から前記第1の
温度より高い第2の温度まで上昇させ、前記半導体膜を
前記第2の温度に維持することにより、前記半導体膜の
前記選択された領域を結晶化し、 前記ランプアニールの後、前記半導体膜の前記選択され
た領域に接する電極を形成することを特徴とする絶縁ゲ
イト型半導体装置の作製方法。
3. A method of manufacturing an insulating gate type semiconductor device, comprising forming a gate electrode on a substrate, forming a gate insulating film on the gate electrode, and forming an amorphous film of 10 to 100 nm on the gate insulating film.
Alternatively, a polycrystalline semiconductor film is formed, a mask made of a photoresist and a silicon compound film is formed on the semiconductor film, and an impurity is injected into a selected region of the semiconductor film using the mask. After that, the photoresist is removed, the semiconductor film is raised to a first temperature by lamp annealing while the silicon compound film is left, and the semiconductor film is maintained at the first temperature. To raise the semiconductor film from the first temperature to a second temperature higher than the first temperature and maintain the semiconductor film at the second temperature, thereby selecting the selected region of the semiconductor film. was crystallized, the lamp after annealing, producing side of the selected forming an electrode in contact with the region wherein the insulated gate semiconductor device of the semiconductor film .
【請求項4】 絶縁ゲイト型半導体装置の作製方法であ
って、 基板上にゲイト電極を形成し、 前記ゲイト電極上にゲイト絶縁膜を形成し、 前記ゲイト絶縁膜上に10〜100nmのアモルファス
または多結晶の半導体膜を形成し、 前記基板の裏面からの露光により前記半導体膜上にマス
クを形成し、 前記半導体膜の前記マスクで覆われていない選択された
領域に不純物を注入し、前記マスクを残したまま、 ランプアニールにより前記半
導体膜を第1の温度まで上昇させ、前記半導体膜を前記
第1の温度に維持した後、さらに、ランプアニールによ
り前記半導体膜を前記第1の温度から前記第1の温度よ
り高い第2の温度まで上昇させ、前記半導体膜を前記第
2の温度に維持することにより、前記半導体膜の前記選
択された領域を結晶化することを特徴とする絶縁ゲイト
型半導体装置の作製方法。
4. A method of manufacturing an insulating gate type semiconductor device, comprising forming a gate electrode on a substrate, forming a gate insulating film on the gate electrode, and forming an amorphous film of 10 to 100 nm on the gate insulating film.
Or a polycrystalline semiconductor film is formed, a mask is formed over the semiconductor film by the exposure from the rear surface of the substrate, impurities are implanted into selected regions above not covered by the mask of the semiconductor film, wherein The semiconductor film is heated to a first temperature by lamp annealing while the mask is left, and the semiconductor film is maintained at the first temperature, and then the semiconductor film is heated from the first temperature by lamp annealing. An insulating gate characterized by crystallizing the selected region of the semiconductor film by raising the temperature to a second temperature higher than the first temperature and maintaining the semiconductor film at the second temperature. Method for manufacturing a semiconductor device of the semiconductor type.
【請求項5】 前記ランプアニールは、波長0.5〜4
μmを有する光で行われることを特徴とする請求項1な
いしのいずれか1項に記載の絶縁ゲイト型半導体装置
の作製方法。
5. The lamp anneal has a wavelength of 0.5 to 4
method of manufacturing insulated gate type semiconductor device according to any one of claims 1 a <br/> stone 4, characterized in that it is carried out with light having a [mu] m.
【請求項6】 前記不純物は、イオンドープ法により前
記半導体膜に注入されることを特徴とする請求項1ない
のいずれか1項に記載の絶縁ゲイト型半導体装置の
作製方法。
Wherein said impurities, the production of insulated gate semiconductor device according to any one of claims 1 <br/> to 5, characterized in that it is injected into the semiconductor film by an ion doping method Method.
【請求項7】 前記第1の温度は200〜500℃であ
ることを特徴とする請求項1ないしのいずれか1項に
記載の絶縁ゲイト型半導体装置の作製方法。
7. A method of manufacturing insulated gate type semiconductor device according to any one of claims 1 to 6 wherein the first temperature is characterized in that it is a 200 to 500 ° C..
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