JP4317105B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Description

本明細書で開示する発明は、ガラス等の基板上に形成された珪素膜を用いた半導体装置の作製方法に関する。例えば、ガラス基板上に薄膜トランジスタを作製する方法に関する。   The invention disclosed in this specification relates to a method for manufacturing a semiconductor device using a silicon film formed over a substrate such as glass. For example, the present invention relates to a method for manufacturing a thin film transistor over a glass substrate.

従来よりガラス基板や石英基板上に薄膜トランジスタを作製する技術が知られている。 Conventionally, a technique for manufacturing a thin film transistor on a glass substrate or a quartz substrate is known.

薄膜トランジスタとしては、非晶質珪素膜を用いたものが主流であるが、最近は結晶性を有した珪素膜を用いたものも作製されている。 As the thin film transistor, a thin film transistor using an amorphous silicon film is mainstream, but recently, a thin film transistor using a crystalline silicon film has also been produced.

結晶性を有する珪素膜を用いた薄膜トランジスタは、高い性能を得ることができる特徴がある。 A thin film transistor using a crystalline silicon film is characterized in that high performance can be obtained.

しかし、大面積に均一に高い結晶性を有する珪素膜を形成することは困難であるのも事実である。 However, it is also a fact that it is difficult to form a silicon film having high crystallinity uniformly over a large area.

また、基板として安価なガラス基板を利用することを考えた場合、ガラス基板が耐えるプロセス温度以下で結晶性珪素膜を得る技術が必要とされる。このことは、コスト的に重要な技術課題である。 Further, when considering using an inexpensive glass substrate as the substrate, a technique for obtaining a crystalline silicon film at a process temperature or lower that the glass substrate can withstand is required. This is an important technical issue in terms of cost.

上記のガラス基板が耐えるプロセス温度の一つとして、レーザーアニールプロセスを挙げることができる。レーザーアニールプロセスは、基板に対する熱衝撃がほとんどないという優位性がある。 One of the process temperatures that the glass substrate can withstand is a laser annealing process. The laser annealing process has an advantage that there is almost no thermal shock to the substrate.

しかし、
(1)大面積に渡って均一なレーザーアニールを行うことは困難である。
(2)レーザー光の発振強度が不安定である。
という問題がある。
But,
(1) It is difficult to perform uniform laser annealing over a large area.
(2) The oscillation intensity of the laser beam is unstable.
There is a problem.

このような問題を解決する手段として、特開平07−321339号公報に記載された技術が公知である。 As means for solving such a problem, a technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-321339 is known.

この技術は、ニッケル等の珪素の結晶化を助長する金属元素を非晶質珪素膜に導入することにより、ガラス基板が耐えるような温度での加熱処理により結晶性珪素膜を得る技術である。 This technique is a technique for obtaining a crystalline silicon film by heat treatment at a temperature that a glass substrate can withstand by introducing a metal element that promotes crystallization of silicon, such as nickel, into the amorphous silicon film.

上記特開平07−321339号公報に記載された技術を利用すると、これまで得られなかったような高品質良好の結晶性珪素膜(単に結晶性が良好であるという意味ではなく、良好な特性を有するTFTが得られるという意味)を大面積に渡り得ることができる。 Utilizing the technique described in the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 07-321339, a high-quality and good crystalline silicon film that has not been obtained so far (not simply means that the crystallinity is good, but has good characteristics) Meaning that a TFT having the same can be obtained) over a large area.

しかし他方において、残留する金属元素が原因と見られる特性のバラツキや不安定性といった問題がある。 However, on the other hand, there are problems such as variation in characteristics and instability that are considered to be caused by residual metal elements.

本明細書で開示する発明はこの問題を解決する手段を提供することを課題とする。 An object of the invention disclosed in this specification is to provide means for solving this problem.

本明細書で開示する発明の一つは、絶縁表面を有する基板上に形成された非晶質珪素膜に珪素の結晶化を助長する金属元素を選択的に導入する工程と、加熱処理を行い前記金属元素が選択的に導入された領域から基板に平行な方向に結晶成長を行わせ、結晶性珪素膜を得る工程と、前記結晶性珪素膜の一部をマスクし、他部に不純物元素のイオンを加速注入する工程と、酸素を含有した雰囲気中で加熱処理し前記マスクされた結晶性珪素膜中に存在する珪素の結晶化を助長する金属元素を他部に移動させる工程と、前記マスクされた領域を利用して半導体装置の活性層を形成する工程と、を有することを特徴とする。   One of the inventions disclosed in this specification includes a step of selectively introducing a metal element that promotes crystallization of silicon into an amorphous silicon film formed over a substrate having an insulating surface, and a heat treatment. Crystal growth is performed in a direction parallel to the substrate from a region where the metal element is selectively introduced, and a crystalline silicon film is obtained, and a part of the crystalline silicon film is masked, and an impurity element is provided in the other part. The step of accelerating the implantation of ions, the step of moving the metal element that promotes the crystallization of silicon present in the masked crystalline silicon film by heat treatment in an oxygen-containing atmosphere, Forming an active layer of the semiconductor device using the masked region.

絶縁表面を有する基板上に形成された非晶質珪素膜に珪素の結晶化を助長する金属元素を選択的に導入する工程と、加熱処理を行い前記金属元素が選択的に導入された領域から基板に平行な方向に結晶成長を行わせ、結晶性珪素膜を得る工程と、前記結晶性珪素膜に対してレーザー光の照射を行う工程と、前記結晶性珪素膜の一部をマスクし、他部に不純物元素のイオンを加速注入する工程と、酸素を含有した雰囲気中で加熱処理し前記結晶性珪素膜中に存在する珪素の結晶化を助長する金属元素を不純物元素の加速注入された領域に移動させる工程と、前記マスクされた領域を利用して半導体装置の活性層を形成する工程と、を有することを特徴とする。 A step of selectively introducing a metal element for promoting crystallization of silicon into an amorphous silicon film formed over a substrate having an insulating surface; and a region where the metal element is selectively introduced by performing heat treatment. Crystal growth in a direction parallel to the substrate, obtaining a crystalline silicon film, irradiating the crystalline silicon film with laser light, masking part of the crystalline silicon film, Impurity ion implantation of impurity elements is performed in a step of accelerating ion implantation of impurity elements in other portions, and a metal element that promotes crystallization of silicon existing in the crystalline silicon film by heat treatment in an oxygen-containing atmosphere. A step of moving to a region, and a step of forming an active layer of a semiconductor device using the masked region.

絶縁表面を有する基板上に形成された非晶質珪素膜に珪素の結晶化を助長する金属元素を選択的に導入する工程と、加熱処理を行い前記金属元素が選択的に導入された領域から基板に平行な方向に結晶成長を行わせ、結晶性珪素膜を得る工程と、前記結晶性珪素膜の一部をマスクし、他部に不純物元素のイオンを加速注入する工程と、酸素を含有した雰囲気中で加熱処理し前記マスクされた領域から前記不純物元素のドーピングが行われた領域に向かって前記金属元素を移動させる工程と、前記マスクされた領域を利用して半導体装置の活性層を形成する工程と、を有することを特徴とする。 A step of selectively introducing a metal element for promoting crystallization of silicon into an amorphous silicon film formed over a substrate having an insulating surface; and a region where the metal element is selectively introduced by performing heat treatment. A step of crystal growth in a direction parallel to the substrate to obtain a crystalline silicon film; a step of masking a part of the crystalline silicon film; A step of moving the metal element from the masked region to a region doped with the impurity element by heat treatment in an atmosphere, and an active layer of a semiconductor device using the masked region. And a step of forming.

以上の構成において、珪素の結晶化を助長する金属元素として、Ni(ニッケル)を利用することが好ましい。 In the above structure, it is preferable to use Ni (nickel) as a metal element that promotes crystallization of silicon.

また、珪素の結晶化を助長する金属元素として、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu、Auから選ばれた一種または複数種類の元素を利用することができる。 In addition, one or more elements selected from Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Cu, and Au can be used as a metal element that promotes crystallization of silicon. .

さらにまた、加速注入される不純物元素としてP(リン)を利用することが好ましい。P以外には、Pと同じ族のN、As、Sb、Biから選ばれた材料を用いることができる。 Furthermore, it is preferable to use P (phosphorus) as the impurity element to be accelerated. In addition to P, a material selected from N, As, Sb, and Bi of the same group as P can be used.

また、マスクされる領域は、金属元素が選択的に導入された領域を避けて選ぶことが重要となる。 In addition, it is important to select a region to be masked while avoiding a region where a metal element is selectively introduced.

本明細書に開示する発明を利用することにより、珪素の結晶化を助長する金属元素を利用した結晶化方法を利用して薄膜トランジスタを作製しても、活性層中に残留する金属元素の濃度を低減させることがでる。そして、特性のバラツキや不安定性といった問題を改善することができる。  By utilizing the invention disclosed in this specification, the concentration of a metal element remaining in an active layer can be reduced even when a thin film transistor is manufactured using a crystallization method using a metal element that promotes crystallization of silicon. It can be reduced. Then, problems such as variation in characteristics and instability can be improved.

図1(A)に示すように、珪素の結晶化を助長する金属元素であるニッケルを選択的に導入し、しかる後に加熱処理を施すことにより、(B)の17に示すように基板101に平行な方向に結晶成長を行わせる。  As shown in FIG. 1A, by selectively introducing nickel, which is a metal element that promotes crystallization of silicon, and then performing heat treatment, the substrate 101 is subjected to heat treatment as shown at 17 in FIG. Crystal growth is performed in parallel directions.

そして、得られた結晶性珪素膜105の一部をレジストマスク106でマスクし、マスクされなかった領域にP(リン)イオンを加速注入する。 Then, a part of the obtained crystalline silicon film 105 is masked with a resist mask 106, and P (phosphorus) ions are acceleratedly implanted into an unmasked region.

この結果、107と109の領域にPイオンがドーピングされる。また、これらの領域はこの際、イオンの衝撃により損傷し、非晶質化する。P元素はSi元素よりも原子半径が小さいので、Si原子間に容易に入り込み、効果的に欠陥を形成することができる。この欠陥が後にニッケル元素を積極的に移動させる要因となる。 As a result, the regions 107 and 109 are doped with P ions. At this time, these regions are damaged by ion bombardment and become amorphous. Since the P element has a smaller atomic radius than the Si element, it can easily enter between Si atoms and effectively form defects. This defect later becomes a factor that positively moves the nickel element.

そして図2(A)に示すように酸素と塩素を含有した雰囲気中で加熱処理を行うことにより、マスクされていた108の領域からPが加速注入された107、109の領域へとニッケル元素を移動させることができる。 Then, as shown in FIG. 2A, by performing heat treatment in an atmosphere containing oxygen and chlorine, nickel element is transferred from the masked region 108 to the regions 107 and 109 where P is acceleratedly implanted. Can be moved.

またこの際、107と109の領域の表面に酸化膜が形成され、その中にハロゲン元素の作用によりニッケル元素がゲッタリングされる。 At this time, an oxide film is formed on the surfaces of the regions 107 and 109, and nickel elements are gettered therein by the action of the halogen element.

そして、107と109の領域を除去する。こうして108の領域からニッケル元素を除去する。そして、この領域を利用して薄膜トランジスタの活性層を形成する。 Then, the areas 107 and 109 are removed. Thus, the nickel element is removed from the region 108. Then, an active layer of the thin film transistor is formed using this region.

こうすることで、ニッケル元素の影響を排除して薄膜トランジスタを作製することができる。 Thus, a thin film transistor can be manufactured without the influence of nickel element.

図1及び図2に本実施例の作製工程の概略を示す。 1 and 2 show an outline of the manufacturing process of this example.

まず図1(A)に示すように、ガラス基板101上に下地膜として、酸化珪素膜102をプラズマCVD法により300nmの厚さに成膜する。 First, as shown in FIG. 1A, a silicon oxide film 102 is formed as a base film on a glass substrate 101 to a thickness of 300 nm by a plasma CVD method.

次に減圧熱CVD法(またはプラズマCVD法)により、非晶質珪素膜103を40nmの厚さに成膜する。 Next, an amorphous silicon film 103 is formed to a thickness of 40 nm by low pressure thermal CVD (or plasma CVD).

非晶質珪素膜を成膜したら、その表面に図示しない極薄い酸化膜を形成する。ここでは、酸素雰囲気中においてUV光を照射することにより極薄い酸化膜を成膜する。この酸化膜は、後に塗布される溶液の濡れ性を向上させる機能を有している。 When the amorphous silicon film is formed, an extremely thin oxide film (not shown) is formed on the surface. Here, a very thin oxide film is formed by irradiating UV light in an oxygen atmosphere. This oxide film has a function of improving the wettability of a solution to be applied later.

次に酸化珪素膜でなるマスク15を形成する。このマスクは、厚さが100nmの酸化珪素膜をプラズマCVD法で成膜し、それをパターニングすることによって得る。 Next, a mask 15 made of a silicon oxide film is formed. This mask is obtained by forming a silicon oxide film having a thickness of 100 nm by the plasma CVD method and patterning it.

このマスク15には、16で示されるスリット状の開口が形成されている。非晶質珪素膜103は、このスリット16の領域で露呈している。 The mask 15 has a slit-like opening 16. The amorphous silicon film 103 is exposed in the region of the slit 16.

次にニッケルを10ppm(重量換算)含有したニッケル酢酸塩溶液を塗布する。そしてスピンコーターにより、余分な溶液を吹き飛ばして除去する。 Next, a nickel acetate solution containing 10 ppm (in terms of weight) of nickel is applied. Then, the excess solution is blown off by a spin coater.

この結果、104で示されるようにニッケル元素が接して保持された状態が得られる。ここで、ニッケル元素は、開口16の領域のみにおいて、非晶質珪素膜103の表面に接して保持された状態となる。(図1(A)) As a result, a state in which the nickel element is held in contact as indicated by 104 is obtained. Here, the nickel element is held in contact with the surface of the amorphous silicon film 103 only in the region of the opening 16. (Fig. 1 (A))

図1(A)に示す状態を得たら、600℃、6時間の加熱処理を行う。この工程において、17で示されるように、選択的にニッケル元素が導入された領域(開口16の領域)かた結晶成長が基板101に平行な方向に進行する。こうして結晶性珪素膜105を得る。(図1(B)) When the state shown in FIG. 1A is obtained, heat treatment is performed at 600 ° C. for 6 hours. In this step, as indicated by 17, crystal growth proceeds in a direction parallel to the substrate 101 from a region where nickel element is selectively introduced (region of the opening 16). A crystalline silicon film 105 is thus obtained. (Fig. 1 (B))

この加熱処理は、550℃〜700℃、好ましくは600℃〜650℃の温度で行うことができる。なお、加熱温度の上限はガラス基板の歪点より低くすることが必要である。 This heat treatment can be performed at a temperature of 550 ° C to 700 ° C, preferably 600 ° C to 650 ° C. Note that the upper limit of the heating temperature needs to be lower than the strain point of the glass substrate.

次に図1(C)に示すように得られた結晶性珪素膜に対してレーザー光の照射を行う。ここでは、KrFエキシマレーザー(波長248nm)を用いる。 Next, laser light is irradiated on the crystalline silicon film obtained as shown in FIG. Here, a KrF excimer laser (wavelength 248 nm) is used.

エキシマレーザーは、パルス発振型のレーザーであり、このレーザー光が照射されることにより、被照射領域が瞬間的に溶融固化することが繰り返される。 The excimer laser is a pulse oscillation type laser, and when this laser beam is irradiated, the irradiated region is repeatedly melted and solidified instantaneously.

エキシマレーザー光を照射することにより、一種の非平衡状態が形成される。具体的には、表面にリッジと呼ばれる凸部が形成されたり、ニッケル元素が部分的に偏析したりする。 By irradiating excimer laser light, a kind of non-equilibrium state is formed. Specifically, convex portions called ridges are formed on the surface, or nickel elements are partially segregated.

このような非平衡な状態においては、外部からなんらかのエネルギーが与えられた場合にニッケル元素が動き易くなっている。 In such a non-equilibrium state, the nickel element is easy to move when some energy is given from the outside.

レーザー光の照射が終了したら、図1(D)に示すように酸化珪素膜でなるマスク106を形成する。 When the laser light irradiation is completed, a mask 106 made of a silicon oxide film is formed as shown in FIG.

このマスク106によって覆われる領域は、先のニッケル元素が選択的に導入された領域を避けて設けることが重要となる。 It is important that the region covered with the mask 106 is provided so as to avoid the region where the nickel element is selectively introduced.

これは、後にマスク106で覆われなかった領域が除去されるのであるが、この際にニッケル元素が導入され、結晶成長の始点となった領域(ニッケル元素が比較的高濃度に含まれる)も同時に除去することが好ましいからである。 This is because the region that was not covered by the mask 106 later is removed, but at this time, the nickel element is introduced and the region where the crystal growth is started (the nickel element is contained in a relatively high concentration). It is because it is preferable to remove at the same time.

次にP(リン)元素のドーピングをプラズマドーピング法(またはイオン注入法)でもって行う。 Next, P (phosphorus) element is doped by plasma doping (or ion implantation).

このドーピングは、最終的に膜中に残留するニッケル元素の濃度に比較してP元素の濃度が1桁以上高くなるように条件を設定する。 In this doping, conditions are set so that the concentration of P element is higher by one digit or more than the concentration of nickel element finally remaining in the film.

本発明者らの計測によれば、図1(C)の工程が終了した時点での珪素膜中に残留するニッケル元素濃度の最高値は1×1019原子個cm-3程度である。 According to the measurement by the present inventors, the maximum value of the concentration of nickel element remaining in the silicon film at the time when the process of FIG. 1C is completed is about 1 × 10 19 atoms cm −3 .

従って、この場合は、P元素のドーピングをPが膜中に最低でも1×1020原子個cm-3程度以上残留するようにドーピング条件を設定する。 Therefore, in this case, doping conditions are set so that doping of the P element remains at least about 1 × 10 20 atoms cm −3 or more in the film.

このPイオンのドーピングは図1(E)の107と109の領域に対して行われる。このドーピングの結果、107と109の領域はPを高濃度に含有することになる。また、これらの領域は注入されるイオンの衝撃によって非晶質化される。 This doping of P ions is performed on the regions 107 and 109 in FIG. As a result of this doping, the regions 107 and 109 contain P in a high concentration. In addition, these regions are made amorphous by the impact of implanted ions.

また、108で示される領域は、酸化珪素膜でなるマスク106が存在する関係でP元素はドーピングされない。またこの状態において、108の領域は結晶性を維持している。 The region indicated by 108 is not doped with the P element because the mask 106 made of a silicon oxide film exists. In this state, the region 108 maintains crystallinity.

P元素のドーピング終了後、試料を加熱処理する。ここでは、窒素(分圧比88%)と酸素(分圧比10%)と塩化水素(分圧比2%)の混合ガス雰囲気とした加熱炉に試料を配置し、400℃、30分の加熱処理を行う。 After the doping with P element, the sample is heated. Here, the sample is placed in a heating furnace having a mixed gas atmosphere of nitrogen (partial pressure ratio 88%), oxygen (partial pressure ratio 10%) and hydrogen chloride (partial pressure ratio 2%), and subjected to heat treatment at 400 ° C. for 30 minutes. Do.

この工程において、P(リン)の作用により領域108中のニッケル元素が107と108の領域に移動する。(図2(A)) In this step, nickel element in the region 108 moves to the regions 107 and 108 by the action of P (phosphorus). (Fig. 2 (A))

このニッケル元素の移動は、先にレーザー光の照射により、ニッケル元素が移動し易くなっていること、さらに107と109の領域が非晶質化されていることにより助長される。 This movement of the nickel element is facilitated by the fact that the nickel element is easily moved by the laser beam irradiation earlier and that the regions 107 and 109 are made amorphous.

特に107と109の領域が非晶質化され、欠陥や歪が多く形成されていることが、ニッケル元素のそれらの領域への移動に大きな役割を果たす。 In particular, the fact that the regions 107 and 109 are amorphized and a large number of defects and strains are formed plays a major role in the movement of nickel element to those regions.

この工程において、107と109の領域は、局所的にエッチングが過度に進行し、穴だらけな状態となる。(この領域はとても素子形成に利用できない) In this step, the regions 107 and 109 are locally etched excessively and become full of holes. (This area is not very useful for device formation)

なお、レーザー光の照射を行わない場合、この加熱温度を600℃以上に高める必要がある。これは、ニッケル元素がそれ程動き易くないからである。 In addition, when not irradiating a laser beam, it is necessary to raise this heating temperature to 600 degreeC or more. This is because the nickel element is not so easy to move.

加熱処理が終了したら、酸化珪素膜でなるマスク106を除去する。そして図2(B)に示すようにレジストマスク110を形成する。このレジストマスクは、マスク106で覆われていた領域より狭い面積を覆うように多少のゆとりを設けたものとする。 When the heat treatment is finished, the mask 106 made of a silicon oxide film is removed. Then, a resist mask 110 is formed as shown in FIG. It is assumed that this resist mask is provided with some allowance so as to cover a smaller area than the region covered with the mask 106.

このレジストマスク110を利用して、珪素膜のパターニングを行う。この結果、ニッケル元素が偏析した領域が除去される。(以上の工程をラテラルゲッタリングと称する) By using this resist mask 110, the silicon film is patterned. As a result, the region where the nickel element is segregated is removed. (The above process is called lateral gettering.)

こうして、111で示される結晶性珪素膜のパターンが得られる。このパターンは、後に薄膜トランジスタの活性層となる。(図2(C)) Thus, a crystalline silicon film pattern indicated by 111 is obtained. This pattern will later become the active layer of the thin film transistor. (Fig. 2 (C))

この結晶性珪素膜は、膜中のニッケル元素が外部に除去されたものとなっている。 This crystalline silicon film is one in which the nickel element in the film has been removed to the outside.

111で示されるパターンを得たら、レジストマスク110を除去する。そして珪素膜パターン111を覆って、100と11で示される膜が積層されたゲイト絶縁膜を設ける。 When the pattern indicated by 111 is obtained, the resist mask 110 is removed. A gate insulating film in which films 100 and 11 are laminated is provided so as to cover the silicon film pattern 111.

ここでは、まずプラズマCVD法により、100nmの酸化珪素膜11を成膜し、さらに熱酸化法により、5nm程度の酸化膜100を形成し、ゲイト絶縁膜とする。 Here, a silicon oxide film 11 having a thickness of 100 nm is first formed by a plasma CVD method, and an oxide film 100 having a thickness of about 5 nm is further formed by a thermal oxidation method to form a gate insulating film.

この場合、CVD法で成膜した酸化珪素膜11の内側に後から成膜する熱酸化膜100が成膜される。(図2(D)) In this case, a thermal oxide film 100 to be formed later is formed inside the silicon oxide film 11 formed by the CVD method. (Fig. 2 (D))

ゲイト絶縁膜を成膜したら、アルミニウムを主成分とするゲイト電極113を形成する。このゲイト電極12には、そのパターンを形成後に陽極酸化法により、陽極酸化膜10を成膜する。この陽極酸化膜は、耐熱性の低いアルミニウム膜の表面を電気的及び機械的に保護する機能を有している。 When the gate insulating film is formed, a gate electrode 113 mainly composed of aluminum is formed. An anodic oxide film 10 is formed on the gate electrode 12 by anodic oxidation after the pattern is formed. This anodized film has a function of electrically and mechanically protecting the surface of the aluminum film having low heat resistance.

次にソース及びドレイン領域を形成するために不純物のドーピングを行う。ここでは、Nチャネル型の薄膜トランジスタを作製するためにP(リン)イオンをプラズマドーピング法でもってドーピングする。 Next, doping of impurities is performed to form source and drain regions. Here, P (phosphorus) ions are doped by a plasma doping method in order to manufacture an N-channel thin film transistor.

この工程において、112と114の領域にP元素がドーピングされる。そして、112がソース領域、114がドレイン領域となる。また、113の領域がチャネル領域となる。 In this step, P elements are doped in the regions 112 and 114. 112 is a source region and 114 is a drain region. Further, the region 113 becomes a channel region.

また、ドーピングの終了後にレーザー光の照射を行い、ドーピング時に生じた損傷のアニールとドーピングされたドーパントの活性化とを行う。 Further, after the completion of doping, laser light irradiation is performed to anneal the damage caused during the doping and activate the doped dopant.

次に図2(E)に示すように、層間絶縁膜として窒化珪素膜115を200nmの厚さにプラズマCVD法でもって成膜する。 Next, as shown in FIG. 2E, a silicon nitride film 115 is formed as an interlayer insulating film to a thickness of 200 nm by plasma CVD.

さらにポリイミド樹脂膜116をスピンコート法でもって成膜する。層間絶縁膜に樹脂膜を利用すると、その表面を平坦化できる有意性がある。 Further, a polyimide resin film 116 is formed by spin coating. When a resin film is used for the interlayer insulating film, it is significant that the surface can be planarized.

樹脂膜の材料としては、ポリアミド、ポリイミドアミド、エポキシ、アクリル等の材料を利用することができる。 As the material of the resin film, materials such as polyamide, polyimide amide, epoxy, and acrylic can be used.

さらにコンタクトホールの形成を行い、ソース電極117とドレイン電極118の形成を行う。こうして薄膜トランジスタが完成する。(図2(E)) Further, contact holes are formed, and a source electrode 117 and a drain electrode 118 are formed. Thus, the thin film transistor is completed. (Figure 2 (E))

本実施例では、図2(A)に示すニッケルのゲッタリング工程において、ハロゲン元素を含有した雰囲気中での加熱処理の代わりに、弗酸と過水とを混合した溶液で処理を行う。この際、ニッケル、ニッケルシリサイドが選択的にエッチングされる。 In this embodiment, in the nickel gettering step shown in FIG. 2A, instead of heat treatment in an atmosphere containing a halogen element, treatment is performed with a mixed solution of hydrofluoric acid and perwater. At this time, nickel and nickel silicide are selectively etched.

本実施例は、実施例1に示す構成において、TFTのしきい値を制御する方法に関する。 The present embodiment relates to a method for controlling the threshold value of the TFT in the configuration shown in the first embodiment.

ここでは、図1(A)に示す非晶質珪素膜103の成膜時に微量のB(ボロン)をドーピングする。このドーピングを行うには、成膜時にB2 6 を成膜ガス中に微量に混合させる。 Here, a small amount of B (boron) is doped when the amorphous silicon film 103 shown in FIG. In order to perform this doping, a very small amount of B 2 H 6 is mixed in the film forming gas during film formation.

このようなことをするのは、チャネル領域を弱いP型とすることにより、TFTのしきい値を制御するためである。 This is done because the threshold value of the TFT is controlled by making the channel region a weak P-type.

ドーピングの方法としては、非晶質珪素膜の成膜後にプラズマドーピング法またはイオン注入法により、B(ボロン)をドーピングするのでもよい。 As a doping method, B (boron) may be doped by a plasma doping method or an ion implantation method after the amorphous silicon film is formed.

なお、Pチャネル型のTFTを作製するのであれば、P(リン)のドーピングを行えばよい。 Note that if a P-channel TFT is manufactured, P (phosphorus) doping may be performed.

本実施例では、実施例1に示す構成において、ゲイト電極として、珪素材料を用いる。 In this embodiment, a silicon material is used as the gate electrode in the configuration shown in the first embodiment.

本実施例は、実施例1に示す工程において、珪素の結晶化を助長する金属元素の導入方法として、イオン注入法を用いる場合の例である。即ち、ニッケルイオンを電界により加速し、非晶質珪素膜に打ち込む方法により、非晶質珪素膜中にニッケル元素を導入する場合の例である。 This embodiment is an example in which an ion implantation method is used as a method for introducing a metal element that promotes crystallization of silicon in the process shown in Embodiment 1. That is, this is an example in which nickel elements are introduced into an amorphous silicon film by a method in which nickel ions are accelerated by an electric field and implanted into the amorphous silicon film.

イオン注入法を用いた場合には、ニッケル元素の導入量を精密に制御することができる優位性がある。 When the ion implantation method is used, there is an advantage that the amount of nickel element introduced can be precisely controlled.

また、ニッケル元素の導入にイオン注入法を用いた場合、マスク15をレジストで構成することができる。 Further, when an ion implantation method is used for introducing nickel element, the mask 15 can be made of a resist.

この場合、結晶化のための加熱処理は、レジストを除去した状態で行うことになる。 In this case, the heat treatment for crystallization is performed with the resist removed.

本実施例は、本明細書に開示する金属元素の除去方法を利用して相補型に構成された薄膜トランジスタ回路を作製する工程を示す。 This embodiment shows a process of manufacturing a complementary thin film transistor circuit by using the metal element removal method disclosed in this specification.

まず図3(A)に示すようにガラス基板201上に酸化珪素膜でなる下地膜202を成膜する。次に非晶質珪素膜202を成膜する。 First, as shown in FIG. 3A, a base film 202 made of a silicon oxide film is formed over a glass substrate 201. Next, an amorphous silicon film 202 is formed.

次に酸化珪素膜でなるマスク200を形成する。このマスクには、図面奥行き方向と手前方向に長手状を有する細長い開口20が形成されている。 Next, a mask 200 made of a silicon oxide film is formed. In this mask, an elongated opening 20 having a longitudinal shape in the depth direction and the near side in the drawing is formed.

そして、酢酸ニッケル塩溶液を用いてニッケル元素が204で示されるように非晶質珪素膜の表面全体に接して保持された状態を得る。この状態において、ニッケル元素は開口部20において非晶質珪素膜203に接した状態となる。(図3(A)) Then, a nickel acetate salt solution is used to obtain a state in which nickel element is held in contact with the entire surface of the amorphous silicon film as indicated by 204. In this state, the nickel element is in contact with the amorphous silicon film 203 in the opening 20. (Fig. 3 (A))

次に加熱処理を施し、非晶質珪素膜203を結晶化させる。この際、矢印21で示されるような結晶成長が進行する。(図3(B)) Next, heat treatment is performed to crystallize the amorphous silicon film 203. At this time, crystal growth as indicated by an arrow 21 proceeds. (Fig. 3 (B))

さらに図3(C)に示すようにレーザー光の照射を行う。 Further, laser light irradiation is performed as shown in FIG.

次に酸化珪素膜でなるマスク206と207を形成する。(図3(D)) Next, masks 206 and 207 made of a silicon oxide film are formed. (Fig. 3 (D))

次に図3(E)に示すようにP(リン)イオンのヘビードーピングを行う。 Next, as shown in FIG. 3E, heavy doping of P (phosphorus) ions is performed.

この工程において、208、210、212の領域にPイオンが加速注入される。また、209、211の領域には、Pイオンは加速注入されない。 In this step, P ions are acceleratedly implanted into the regions 208, 210, and 212. Further, P ions are not acceleratedly implanted into the regions 209 and 211.

次に図4(A)に示すようにHClと酸素と窒素との混合雰囲気中での加熱処理を行い、ニッケル元素のゲッタリングを行う。 Next, as shown in FIG. 4A, heat treatment is performed in a mixed atmosphere of HCl, oxygen, and nitrogen to perform gettering of nickel element.

その後、酸化珪素膜でなるマスク206、207を除去する。そして、図4(B)に示すようにレジストマスク213、214を形成する。 Thereafter, the masks 206 and 207 made of a silicon oxide film are removed. Then, resist masks 213 and 214 are formed as shown in FIG.

次にレジストマスク213、214を利用して、珪素膜をパターニングする。こうして、215、216で示される結晶性珪素膜でなるパターンを得る。このパターンの一方がPチャネル型のTFTの活性層になる。また、他方はNチャネル型のTFTの活性層になる。(図4(C)) Next, the silicon film is patterned using the resist masks 213 and 214. Thus, a pattern made of a crystalline silicon film indicated by 215 and 216 is obtained. One of the patterns becomes an active layer of a P-channel TFT. The other becomes an active layer of an N-channel TFT. (Fig. 4 (C))

次に熱酸化膜218とプラズマCVD法による酸化珪素膜219とでなるゲイト絶縁膜を形成する。 Next, a gate insulating film composed of a thermal oxide film 218 and a silicon oxide film 219 formed by plasma CVD is formed.

さらにアルミニウムでなるゲイト電極211、223を形成し、その表面に陽極酸化膜220、222を成膜する。 Further, gate electrodes 211 and 223 made of aluminum are formed, and anodic oxide films 220 and 222 are formed on the surfaces thereof.

次に図示しないレジストマスクを利用して、選択的にP及びBのドーピングを行うことにより、Pチャネル型の薄膜トランジスタのソース領域224、ドレイン領域226を形成する。また、Nチャネル型の薄膜トランジスタのソース領域229、ドレイン領域227を形成する。(図4(D)) Next, the source region 224 and the drain region 226 of the P-channel type thin film transistor are formed by selectively doping P and B using a resist mask (not shown). In addition, a source region 229 and a drain region 227 of an N-channel thin film transistor are formed. (Fig. 4 (D))

そして、レーザー光の照射を行い、ソース及びドレイン領域の活性化を行う。 Then, laser light irradiation is performed to activate the source and drain regions.

次に層間絶縁膜として、窒化珪素膜230を成膜し、さらにポリイミド樹脂膜231を成膜する。そしてコンタクトホールを形成し、Pチャネル型TFTのソース電極232、Nチャネル型TFTのソース電極234、両TFTに共通のドレイン電極233を形成する。 Next, a silicon nitride film 230 is formed as an interlayer insulating film, and a polyimide resin film 231 is further formed. Then, a contact hole is formed, and a source electrode 232 of a P-channel TFT, a source electrode 234 of an N-channel TFT, and a drain electrode 233 common to both TFTs are formed.

こうして図4(E)に示すようにPチャネル型のTFTとNチャネル型のTFTとを相補型に構成したものが得られる。 In this way, as shown in FIG. 4E, a P-channel TFT and an N-channel TFT are configured in a complementary manner.

本実施例では、逆スタガー型の薄膜トランジスタの作製工程を示す。まず図5(A)に示すように、ガラス基板401上に下地膜として酸化珪素膜402を成膜する。 In this embodiment, a manufacturing process of an inverted staggered thin film transistor is described. First, as shown in FIG. 5A, a silicon oxide film 402 is formed over a glass substrate 401 as a base film.

そして、金属シリサイドでなるゲイト電極403を形成する。さらにゲイト絶縁膜404を成膜する。 Then, a gate electrode 403 made of metal silicide is formed. Further, a gate insulating film 404 is formed.

そして非晶質珪素膜405を成膜する。次に酸化珪素膜でなるマスク400を形成する。このマスクには、開口40が設けられている。 Then, an amorphous silicon film 405 is formed. Next, a mask 400 made of a silicon oxide film is formed. An opening 40 is provided in this mask.

次に酢酸ニッケル塩溶液を用いてニッケル元素が406で示されるように表面に接して保持された状態を得る。(図5(A)) Next, a state in which nickel element is held in contact with the surface as indicated by 406 is obtained using a nickel acetate salt solution. (Fig. 5 (A))

次に加熱により非晶質珪素膜405を結晶化させる。この際、矢印41で示される方向へと結晶成長が進行する。 Next, the amorphous silicon film 405 is crystallized by heating. At this time, crystal growth proceeds in the direction indicated by the arrow 41.

こうして、結晶性珪素膜407を得る。(図5(B)) In this way, a crystalline silicon film 407 is obtained. (Fig. 5 (B))

次にレーザー光の照射を行う。(図5(C)) Next, laser light irradiation is performed. (Fig. 5 (C))

次に酸化珪素膜でなるマスク408を形成する。(図5(D)) Next, a mask 408 made of a silicon oxide film is formed. (Fig. 5 (D))

次にP(リン)元素のヘビードーピングを行う。この工程において、409と411の領域にP元素のヘビードーピングが行われる。また、410の領域にはドーピングは行われない。(図5(E)) Next, heavy doping of P (phosphorus) element is performed. In this step, heavy doping of P element is performed in the regions 409 and 411. In addition, the region 410 is not doped. (Fig. 5 (E))

次にHClと酸素と窒素との混合雰囲気中での加熱処理を施し、図6(A)に示すようにニッケル元素をゲッタリングする。 Next, heat treatment is performed in a mixed atmosphere of HCl, oxygen, and nitrogen, and nickel element is gettered as shown in FIG.

その後、酸化珪素膜でなるマスク408を除去し、新たにレジストマスク408を形成する。(図6(B)) Thereafter, the mask 408 made of a silicon oxide film is removed, and a resist mask 408 is newly formed. (Fig. 6 (B))

そしてレジストマスク412を用いて、珪素膜をパターニングする。こうして、413で示される珪素膜のパターンを残存させる。(図6(C)) Then, the silicon film is patterned using the resist mask 412. Thus, the silicon film pattern 413 is left. (Fig. 6 (C))

次にゲイト電極414を設け、さらにこのゲイト電極をマスクとして一導電型を付与する不純物のドーピングを行う。こうして、ソース領域415とドレイン領域417とを形成する。(図6(D)) Next, a gate electrode 414 is provided, and further an impurity imparting one conductivity type is doped using the gate electrode as a mask. Thus, the source region 415 and the drain region 417 are formed. (Fig. 6 (D))

そして、レーザー光の照射を行い、ソース及びドレイン領域の活性化を行う。 Then, laser light irradiation is performed to activate the source and drain regions.

次に層間絶縁膜として、窒化珪素膜418とポリイミド樹脂膜419とを成膜する。 Next, a silicon nitride film 418 and a polyimide resin film 419 are formed as an interlayer insulating film.

さらにコンタクトホールの形成を行い、ソース電極420とドレイン電極421とを形成する。こうして図6(E)に示すように逆スタガー型の薄膜トランジスタを完成させる。 Further, contact holes are formed, and a source electrode 420 and a drain electrode 421 are formed. Thus, an inverted staggered thin film transistor is completed as shown in FIG.

本実施例では、本明細書で開示する発明を利用した装置の概略を示す。図7に各装置の概要を示す。 In this embodiment, an outline of an apparatus using the invention disclosed in this specification is shown. FIG. 7 shows an outline of each device.

図7(A)に示すのは、携帯型の情報処理端末であり、電話回線を利用した通信機能を有している。 FIG. 7A shows a portable information processing terminal having a communication function using a telephone line.

この電子装置は、薄膜トランジスタを利用した集積化回路2006を本体2001の内部に備えている。そして、アクティブマトリクス型の液晶ディスプレイ2005、画像を取り込むカメラ部2002、さらに操作スイッチ2004を備えている。 This electronic device includes an integrated circuit 2006 using a thin film transistor inside a main body 2001. An active matrix liquid crystal display 2005, a camera unit 2002 for capturing an image, and an operation switch 2004 are provided.

図7(B)に示すのは、ヘッドマウントディスプレイと呼ばれる電子装置である。この装置は、バンド2103によって頭に本体21201を装着して、疑似的に目の前に画像を表示する機能を有している。画像は、左右の目に対応した液晶表示装置2102によって作成される。 FIG. 7B illustrates an electronic device called a head mounted display. This apparatus has a function of displaying an image in front of the eyes by wearing a main body 21201 on the head with a band 2103. The image is created by the liquid crystal display device 2102 corresponding to the left and right eyes.

このような電子装置は、小型軽量なものとするために薄膜トランジスタを利用した回路が利用される。 Such an electronic device uses a circuit using a thin film transistor in order to be small and light.

図7(C)に示すのは、人工衛星からの信号を基に地図情報や各種情報を表示する機能を有している。アンテナ2204で捉えた衛星からの情報は、本体2201内部に備えた電子回路で処理され、液晶表示装置2202に必要な情報が表示される。 FIG. 7C has a function of displaying map information and various information based on a signal from an artificial satellite. Information from the satellite captured by the antenna 2204 is processed by an electronic circuit provided inside the main body 2201, and necessary information is displayed on the liquid crystal display device 2202.

装置の操作は、操作スイッチ2203によって行われる。このような装置においても全体の構成を小型化するために薄膜トランジスタを利用した回路が利用される。 The operation of the apparatus is performed by an operation switch 2203. Even in such an apparatus, a circuit using a thin film transistor is used in order to reduce the overall configuration.

図7(D)に示すのは、携帯電話である。この電子装置は、本体2301にアンテナ2306、音声出力部2302、液晶表示装置2304、操作スイッチ2305、音声入力部2303を備えている。 FIG. 7D illustrates a mobile phone. This electronic device includes a main body 2301 that includes an antenna 2306, an audio output unit 2302, a liquid crystal display device 2304, operation switches 2305, and an audio input unit 2303.

図7(E)に示す電子装置は、ビデオカメラと称される携帯型の撮像装置である。この電子装置は、本体2401に開閉部材に取り付けられた液晶ディスプレイ2402、開閉部材に取り付けられた操作スイッチ2404を備えている。 An electronic device illustrated in FIG. 7E is a portable imaging device called a video camera. The electronic apparatus includes a liquid crystal display 2402 attached to an opening / closing member and an operation switch 2404 attached to the opening / closing member.

さらにまた、本体2401には、画像の受像部2406、集積化回路2407、音声入力部2403、操作スイッチ2404、バッテリー2405が備えられている。 Further, the main body 2401 includes an image receiving unit 2406, an integrated circuit 2407, an audio input unit 2403, operation switches 2404, and a battery 2405.

図7(F)に示す電子装置は、投射型の液晶表示装置である。この装置は、本体2501に光源2502、液晶表示装置2503、光学系2504備え、スクリンー2505に画像を投影する機能を有している。 An electronic device illustrated in FIG. 7F is a projection liquid crystal display device. This device includes a light source 2502, a liquid crystal display device 2503, and an optical system 2504 in a main body 2501, and has a function of projecting an image onto a screen 2505.

また、以上示した電子装置における液晶表示装置としては、透過型または反射型のいずれでも利用することができる。表示特性の面では透過型が有利であり、低消費電力や小型軽量化を追求する場合には、反射型が有利である。 Further, as the liquid crystal display device in the electronic device described above, either a transmission type or a reflection type can be used. The transmissive type is advantageous in terms of display characteristics, and the reflective type is advantageous when pursuing low power consumption and reduction in size and weight.

また、表示装置として、アクティブマトリクス型のELディスプレイやプラズマディスプレイ等のフラットパネルディスプレイを利用することができる。 As a display device, a flat panel display such as an active matrix EL display or a plasma display can be used.

本実施例は、図1及び図2に示す実施例1の作製工程を変形した場合を示す。図8に本実施例の作製工程を示す。 In this example, the manufacturing process of Example 1 shown in FIGS. 1 and 2 is modified. FIG. 8 shows a manufacturing process of this example.

まず図1に示す工程に従って、ガラス基板101上に下地膜102、結晶性珪素膜105を成膜する。そして、レジストマスク801を利用して酸化珪素膜(または窒化珪素膜)でなるマスク802を形成する。(図8(A)) First, a base film 102 and a crystalline silicon film 105 are formed on a glass substrate 101 according to the steps shown in FIG. Then, a mask 802 made of a silicon oxide film (or silicon nitride film) is formed using the resist mask 801. (Fig. 8 (A))

次に107、109の領域に対してP(リン)のヘビードーピングを行う。(図8(B)) Next, heavy doping of P (phosphorus) is performed on the regions 107 and 109. (Fig. 8 (B))

次に等方性のアッシングを行い、レジストマスク801を等方的に後退させ、803で示すような状態とする。(図8(C)) Next, isotropic ashing is performed, and the resist mask 801 is isotropically retracted to a state as indicated by 803. (Fig. 8 (C))

そしてこの後退させたレジストマスク803を利用して酸化珪素膜でなるマスク802を再度パターニングし、803で示される酸化珪素膜でなるパターンを形成する。そしてレジストマスク803を除去する。(図8(D)) Then, the mask 802 made of a silicon oxide film is patterned again using the receded resist mask 803, and a pattern made of a silicon oxide film indicated by 803 is formed. Then, the resist mask 803 is removed. (Fig. 8 (D))

そして図8(D)の状態において、加熱処理を行い、ニッケル元素を108の領域から107、109の領域に移動させる。 In the state of FIG. 8D, heat treatment is performed to move the nickel element from the region 108 to the regions 107 and 109.

そして、マスク804を利用して108で示される珪素膜の領域をパターニングし後に薄膜トランジスタの活性層となる領域805を形成する。後は、実施例1や他の実施例に記載された工程に従って薄膜トランジスタを作製する。 Then, the region of the silicon film indicated by 108 is patterned using the mask 804 to form a region 805 to be an active layer of the thin film transistor afterwards. After that, a thin film transistor is manufactured according to the steps described in Example 1 and other examples.

本実施例に示す構成を採用した場合、Pイオンを注入するためのマスクを利用して自己整合的に805で示される珪素膜のパターンを形成することができる。 When the configuration shown in this embodiment is adopted, a silicon film pattern indicated by 805 can be formed in a self-aligning manner using a mask for implanting P ions.

本実施例は、実施例1に示す作製工程を改良した構成に関する。図9に本実施例の作製工程を示す。 The present embodiment relates to a structure obtained by improving the manufacturing process shown in the first embodiment. FIG. 9 shows a manufacturing process of this example.

まず、実施例1に示す作製工程に従って、ガラス基板101上に下地膜102を成膜する。さらに結晶性珪素膜105を成膜する。 First, the base film 102 is formed over the glass substrate 101 in accordance with the manufacturing process shown in Example 1. Further, a crystalline silicon film 105 is formed.

次に酸化珪素膜(または窒化珪素膜)でなるマスク901をレジストマスク902を利用して形成する。(図9(A)) Next, a mask 901 made of a silicon oxide film (or silicon nitride film) is formed using the resist mask 902. (Fig. 9 (A))

次にP(リン)イオンのヘビードーピングを行う。この工程で107と109の領域にPのヘビードーピングが行われる。(図9(B)) Next, heavy doping of P (phosphorus) ions is performed. In this process, heavy doping of P is performed in the regions 107 and 109. (Fig. 9 (B))

この後、レジストマスク902を除去する。そして、図9(C)に示すように、加熱処理を行うことにより、ニッケル元素を108の領域から107、109の領域に移動させる。 Thereafter, the resist mask 902 is removed. Then, as shown in FIG. 9C, the nickel element is moved from the region 108 to the regions 107 and 109 by performing heat treatment.

次に酸化珪素膜でなるマスク901を利用して珪素膜の108の領域をパターニングし、902で示される領域を得る。 Next, a region 108 of the silicon film is patterned using a mask 901 made of a silicon oxide film to obtain a region 902.

次に酸化珪素膜でなるマスク901を利用して、等方性のエッチングを行うことによって、珪素膜のパターン902のパターンの側面をエッチングし、903で示すパターンを得る。(図9(D)) Next, isotropic etching is performed using a mask 901 made of a silicon oxide film, whereby the side surface of the pattern 902 of the silicon film is etched to obtain a pattern indicated by 903. (Figure 9 (D))

次にマスク901を除去し、903で示す珪素膜のパターンを利用して薄膜トランジスタの活性層を形成する。 Next, the mask 901 is removed, and an active layer of the thin film transistor is formed using the silicon film pattern indicated by 903.

本実施例に示す構成を採用した場合、マスク901を2回利用することができ、自己整合的に活性層パターン903を得ることができる。 When the configuration shown in this embodiment is adopted, the mask 901 can be used twice, and the active layer pattern 903 can be obtained in a self-aligning manner.

また、図9(E)に示す珪素膜のパターニングの際にニッケル元素を高濃度に含んだ107や109の領域が存在しない状態とできることは重要である。 Further, it is important that the region 107 or 109 containing nickel element at a high concentration does not exist in the patterning of the silicon film shown in FIG.

エッチングを行う際、飛散してニッケル元素が最終的に活性層となる領域に入り込むことが懸念される。例えば、図8(E)に示すようなパターン805を形成する際のエッチング工程では、エッチング除去される107や109の領域の飛散物からニッケル元素が805の領域に入り込むことが懸念される。 When etching is performed, it is feared that the nickel element is scattered and enters the region that will eventually become the active layer. For example, in the etching process for forming the pattern 805 as shown in FIG. 8E, there is a concern that nickel element enters the region 805 from the scattered matter in the regions 107 and 109 to be removed by etching.

しかし、図9(E)に示す工程においては、ニッケル元素を高濃度に含む107や109の領域が存在していないので、上記の懸念を排除することができる。 However, in the process shown in FIG. 9E, since the region 107 or 109 containing nickel element at a high concentration does not exist, the above-mentioned concern can be eliminated.

本実施例では、実施例1に示す作製工程を改良した例を示す。まず図10(A)に示すようにガラス基板101上に下地膜102を成膜し、さらに結晶性珪素膜105を形成する。 In this example, an example in which the manufacturing process shown in Example 1 is improved will be described. First, as shown in FIG. 10A, a base film 102 is formed over a glass substrate 101, and a crystalline silicon film 105 is further formed.

次にレジストマスク1001を利用して酸化珪素膜1003と窒化珪素膜1002との積層膜でなるマスクを形成する。(図10(A)) Next, a mask formed of a stacked film of a silicon oxide film 1003 and a silicon nitride film 1002 is formed using the resist mask 1001. (Fig. 10 (A))

次にP元素のヘビードーピングを行う。(図10(B)) Next, heavy doping of P element is performed. (Fig. 10 (B))

次に加熱処理を行い、108の領域から107及び109の領域にニッケル元素を移動させる。(図10(C)) Next, heat treatment is performed to move the nickel element from the region 108 to the regions 107 and 109. (Fig. 10 (C))

次に窒化珪素膜のマスク1002を利用して、酸化珪素膜のマスク1004を等方性のエッチングによりエッチングする。この結果、側面がエッチングされた酸化珪素膜でなるマスク1004が得られる。(図10(D)) Next, using the silicon nitride film mask 1002, the silicon oxide film mask 1004 is etched by isotropic etching. As a result, a mask 1004 made of a silicon oxide film whose side surfaces are etched is obtained. (Figure 10 (D))

次に窒化珪素膜のマスク1002を除去し、(D)の工程で得られた酸化珪素膜でなるマスク1004を用いて、珪素膜のパターン1005を得る。 Next, the silicon nitride film mask 1002 is removed, and a silicon film pattern 1005 is obtained by using the silicon oxide film mask 1004 obtained in the step (D).

この工程の場合も自己整合的に1005で示す珪素膜のパターンを得ることができる。 Also in this process, a silicon film pattern 1005 can be obtained in a self-aligning manner.

また、図10に示す工程において、以下のような工程を実施してもよい。 Further, in the process shown in FIG. 10, the following process may be performed.

図10(C)に示す工程を終了したら、露呈した珪素膜の領域、即ち107と109の領域を除去する。そして、(D)及び(E)に示す工程を実施する。 When the step shown in FIG. 10C is completed, the exposed silicon film region, that is, the regions 107 and 109 are removed. And the process shown to (D) and (E) is implemented.

このようにすると、1005で示す珪素膜のパターンを形成する際に、107や109の領域に高濃度に含まれているニッケル元素の影響を排除することができる。 In this way, when the silicon film pattern 1005 is formed, it is possible to eliminate the influence of the nickel element contained in the region 107 or 109 at a high concentration.

薄膜トランジスタの作製工程を示す図。10A and 10B illustrate a manufacturing process of a thin film transistor. 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。10A and 10B illustrate a manufacturing process of a thin film transistor. 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。10A and 10B illustrate a manufacturing process of a thin film transistor. 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。10A and 10B illustrate a manufacturing process of a thin film transistor. 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。10A and 10B illustrate a manufacturing process of a thin film transistor. 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。10A and 10B illustrate a manufacturing process of a thin film transistor. 発明を利用した装置の構成を示す図。The figure which shows the structure of the apparatus using invention. 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。10A and 10B illustrate a manufacturing process of a thin film transistor. 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。10A and 10B illustrate a manufacturing process of a thin film transistor. 薄膜トランジスタの作製工程を示す図。10A and 10B illustrate a manufacturing process of a thin film transistor.

符号の説明Explanation of symbols

101 ガラス基板
102 下地膜(酸化珪素膜)
103 非晶質珪素膜
104 表面に接して保持されたニッケル元素
105 結晶性珪素膜
106 酸化珪素膜でなるマスク
107 P(リン)元素がドーピングされた領域
108 P(リン)元素がドーピングされなかった領域
109 P(リン)元素がドーピングされた領域
110 レジストマスク
111 活性層となる酸化珪素膜のパターン
11 CVD法により成膜された酸化珪素膜
112 ソース領域
113 チャネル領域
114 ドレイン領域
115 窒化珪素膜
116 樹脂膜
117 ソース電極
118 ドレイン電極
101 glass substrate 102 base film (silicon oxide film)
103 Amorphous silicon film 104 Nickel element held in contact with the surface 105 Crystalline silicon film 106 Mask made of silicon oxide film 107 Region doped with P (phosphorus) element 108 P (phosphorus) element was not doped Region 109 region doped with P (phosphorus) element 110 resist mask 111 pattern of silicon oxide film to be an active layer 11 silicon oxide film formed by CVD method 112 source region 113 channel region 114 drain region 115 silicon nitride film 116 Resin film 117 Source electrode 118 Drain electrode

Claims (9)

基板上に形成された非晶質珪素膜に珪素の結晶化を助長する金属元素を選択的に導入し、加熱処理を行い前記金属元素が選択的に導入された第1の領域から前記基板に平行な方向に結晶成長を行わせて結晶性珪素膜を形成し、
前記結晶性珪素膜の一部をマスクで覆い、前記結晶性珪素膜の前記マスクで覆われない第2の領域に不純物元素を注入し、
加熱処理をして前記マスクで覆われた前記結晶性珪素膜中に存在する前記金属元素を前記不純物元素が注入された前記第2の領域に移動させ、
前記マスクを除去し、
前記結晶性珪素膜上に、前記結晶性珪素膜の一部よりも面積が小さいレジストマスクを形成し、
前記レジストマスクを用いて前記結晶性珪素膜をパターニングすることによって前記第2の領域を除去することを特徴とする半導体装置の作製方法。
A metal element that promotes crystallization of silicon is selectively introduced into an amorphous silicon film formed over the substrate, and heat treatment is performed, so that the metal element is selectively introduced from the first region into the substrate. Crystal growth is performed in parallel directions to form a crystalline silicon film,
A portion of the crystalline silicon film is covered with a mask, and an impurity element is implanted into a second region of the crystalline silicon film that is not covered with the mask;
The metal element present in the crystalline silicon film covered with the mask by heat treatment is moved to the second region into which the impurity element is implanted,
Removing the mask,
Forming a resist mask having a smaller area than a part of the crystalline silicon film on the crystalline silicon film;
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the second region is removed by patterning the crystalline silicon film using the resist mask .
請求項において、
前記金属元素を前記第2の領域に移動させるための加熱処理を、酸素を含有した雰囲気中で行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。
In claim 1 ,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein heat treatment for moving the metal element to the second region is performed in an atmosphere containing oxygen.
基板上に形成された非晶質珪素膜に珪素の結晶化を助長する金属元素を選択的に導入し、加熱処理を行い前記金属元素が選択的に導入された第1の領域から前記基板に平行な方向に結晶成長を行わせて結晶性珪素膜を形成し、
前記結晶性珪素膜上に第1のレジストマスクを用いて酸化珪素膜でなる第1のマスクを形成し、
前記結晶性珪素膜の前記第1のレジストマスク及び前記第1のマスクで覆われない第2の領域に不純物元素を注入し、
等方性のエッチングを行い前記第1のレジストマスクを等方的に後退させ第2のレジストマスクを形成し、
前記第2のレジストマスクを用いて前記第1のマスクをパターニングし第2のマスクを形成し、
前記第2のレジストマスクを除去し、
前記第1のマスクで覆われた前記結晶性珪素膜中に存在する前記金属元素を前記不純物元素が注入された前記第2の領域に移動させ、
前記第2のマスクを用いて前記結晶性珪素膜をパターニングすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
A metal element that promotes crystallization of silicon is selectively introduced into an amorphous silicon film formed over the substrate, and heat treatment is performed, so that the metal element is selectively introduced from the first region into the substrate. Crystal growth is performed in parallel directions to form a crystalline silicon film,
Forming a first mask made of a silicon oxide film on the crystalline silicon film using a first resist mask;
Impurity elements are implanted into the first resist mask and the second region not covered with the first mask of the crystalline silicon film,
Performing isotropic etching to recede the first resist mask isotropically to form a second resist mask;
Patterning the first mask using the second resist mask to form a second mask;
Removing the second resist mask;
Moving the metal element present in the crystalline silicon film covered with the first mask to the second region into which the impurity element is implanted;
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the crystalline silicon film is patterned using the second mask.
基板上に形成された非晶質珪素膜に珪素の結晶化を助長する金属元素を選択的に導入し、加熱処理を行い前記金属元素が選択的に導入された第1の領域から前記基板に平行な方向に結晶成長を行わせて結晶性珪素膜を形成し、
前記結晶性珪素膜上にレジストマスクを用いて酸化珪素膜でなるマスクを形成し、
前記結晶性珪素膜の前記レジストマスク及び前記酸化珪素膜でなるマスクで覆われない第2の領域に不純物元素を注入し、
前記レジストマスクを除去し、
前記酸化珪素膜でなるマスクで覆われた前記結晶性珪素膜中に存在する前記金属元素を前記不純物元素が注入された前記第2の領域に移動させ、
前記酸化珪素膜でなるマスクを用いて前記結晶性珪素膜をパターニングし、
等方性のエッチングを行い前記パターニングされた前記結晶性珪素膜の側面をエッチングし、
前記酸化珪素膜でなるマスクを除去することを特徴とする半導体装置の作製方法。
A metal element that promotes crystallization of silicon is selectively introduced into an amorphous silicon film formed over the substrate, and heat treatment is performed, so that the metal element is selectively introduced from the first region into the substrate. Crystal growth is performed in parallel directions to form a crystalline silicon film,
Forming a mask made of a silicon oxide film on the crystalline silicon film using a resist mask;
Injecting an impurity element into the second region not covered with the resist mask and the mask made of the silicon oxide film of the crystalline silicon film,
Removing the resist mask;
Moving the metal element present in the crystalline silicon film covered with the mask made of the silicon oxide film to the second region into which the impurity element is implanted;
Patterning the crystalline silicon film using a mask made of the silicon oxide film;
Isotropic etching is performed to etch the side surfaces of the patterned crystalline silicon film,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the mask made of the silicon oxide film is removed.
基板上に形成された非晶質珪素膜に珪素の結晶化を助長する金属元素を選択的に導入し、加熱処理を行い前記金属元素が選択的に導入された第1の領域から前記基板に平行な方向に結晶成長を行わせて結晶性珪素膜を形成し、
レジストマスクを用いて前記結晶性珪素膜の一部を覆う第1のマスクを酸化珪素膜と窒化珪素膜との積層膜で形成し、
前記結晶性珪素膜の前記レジストマスク及び前記第1のマスクで覆われない第2の領域に不純物元素を注入し、
前記レジストマスクを除去し、
前記第1のマスクで覆われた前記結晶性珪素膜中に存在する前記金属元素を前記不純物元素が注入された前記第2の領域に移動させ、
前記窒化珪素膜をマスクとして、前記酸化珪素膜に等方性のエッチングを行い、酸化珪素膜でなる第2のマスクを形成し、
前記窒化珪素膜を除去し、
前記第2のマスクを用いて前記結晶性珪素膜をパターニングすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
A metal element that promotes crystallization of silicon is selectively introduced into an amorphous silicon film formed over the substrate, and heat treatment is performed, so that the metal element is selectively introduced from the first region into the substrate. Crystal growth is performed in parallel directions to form a crystalline silicon film,
Forming a first mask covering a part of the crystalline silicon film using a resist mask by a laminated film of a silicon oxide film and a silicon nitride film;
Injecting an impurity element into the second region of the crystalline silicon film that is not covered with the resist mask and the first mask,
Removing the resist mask;
Moving the metal element present in the crystalline silicon film covered with the first mask to the second region into which the impurity element is implanted;
Isotropic etching is performed on the silicon oxide film using the silicon nitride film as a mask to form a second mask made of the silicon oxide film,
Removing the silicon nitride film;
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the crystalline silicon film is patterned using the second mask.
請求項1乃至請求項のいずれか一項において、
前記結晶性珪素膜の前記不純物元素が注入された前記第2の領域において、前記不純物元素の濃度は前記金属元素の濃度よりも1桁以上高いことを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 1 to 5 ,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the concentration of the impurity element is higher by one digit or more than the concentration of the metal element in the second region of the crystalline silicon film into which the impurity element is implanted.
請求項1乃至請求項6のいずれか一項において、
前記第2の領域に前記不純物元素を注入することにより、前記第2の領域を非晶質化させることを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 1 thru | or 6,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the second region is amorphized by implanting the impurity element into the second region.
請求項1乃至請求項7のいずれか一項において、
前記不純物元素はリンであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 1 thru | or 7,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the impurity element is phosphorus.
請求項8において、
前記結晶性珪素膜へ注入する前記リンの濃度は、1×1020原子個cm−3以上であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
In claim 8,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the concentration of phosphorus implanted into the crystalline silicon film is 1 × 10 20 atoms cm −3 or more.
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