JP4562868B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は結晶構造を有する半導体(以下、結晶性半導体という)を用いたトランジスタやダイオード、抵抗素子などで構成される半導体装置、および該半導体装置の作製方法に関し、また、当該半導体装置に不純物添加領域を形成する不純物添加装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
MOSトランジスタの構成要素であるソース・ドレイン領域やLDD領域などの不純物添加領域を作製する場合、何らかの方法で不純物を添加し、その後、熱処理を行うことにより不純物を活性化する方法が採用されている。
【0003】
不純物を添加する方法として、イオン注入法やイオンドーピング法などが使われている。イオン注入法とはシリコンなどの半導体にボロン(B)やリン(P)などの元素をイオン化し、質量分析して必要なイオンのみを電界で加速して打ち込む技術であり、イオンドーピング法は質量分析を行わずにイオンを電界で加速して打ち込む技術である。イオン注入法やイオンドープ法は不純物添加時に結晶構造を破壊する。
【0004】
不純物添加の方法で、不純物の量や場所などといった不純物添加の条件は、半導体装置の性質を左右する。例えばMOSトランジスタにおいて、不純物の量が少ないと不純物添加領域のシート抵抗が大きくなり、MOSトランジスタのオン電流が減少する。
【0005】
不純物添加条件として例えば、特開平10−256557号公報では活性層の最下部層に結晶が一部残る条件で注入することが熱処理後のシート抵抗を下げるために重要であると述べている。特開平10−256557号公報では理想的な不純物添加条件を与えているが、その妥当性は配線形成後の電気測定で判断するしかなかった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
このような問題点を解決するために、半導体装置を作製する早期の段階で不純物を添加した領域のシート抵抗を予測し、不純物添加条件の妥当性を確かめることができる技術を提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
結晶性半導体に不純物を添加後、活性化前に、添加した領域のラマン散乱光スペクトルを測定する。結晶性半導体に結晶が残っていれば、その結晶特有のピークが確認できる。そして前記ピーク位置と活性化後のシート抵抗には相関があることがわかった。ゆえに前記相関関係を用いてピーク位置から不純物添加領域のシート抵抗を予測することができる。
【0008】
また不純物の添加後、前記相関関係を用いて活性化前に活性化後のシート抵抗を予測できれば、活性化後のシート抵抗が不適切な場合、不純物を追加で添加することができる。
【0009】
不純物添加装置とラマン散乱光スペクトル測定装置を組み合わせると、不純物添加後、ラマン散乱光スペクトル測定を行い、前記相関関係からシート抵抗を予測し、必要であれば不純物を再添加することができる装置ができる。
【0010】
ここで不純物を添加する方法とは、イオン注入法やイオンドーピング法などがある。イオン注入法とはシリコンなどの半導体にボロン(B)やリン(P)などの元素をイオンにして引きだした後、質量分析して必要なイオンのみを電界で加速して打ち込む技術であり、イオンドーピング法は質量分析を行わずにイオンを電界で加速して打ち込む技術である。イオン注入法やイオンドープ法は不純物添加時に結晶性を破壊する。
【0011】
ここで活性化とは、熱処理、ラピッドサーマルアニール、レーザー活性化などがある。例えばイオン注入においては、注入後の不純物の多くは結晶内で格子位置に置換できず欠陥としての格子間原子として存在している。活性化はこれらの不純物を結晶格子の置換位置に置き換え、電気的にアクセプターまたはドナーとして働くようにする。この時にイオン注入などで破壊された結晶性もある程度回復できる。
【0012】
結晶性半導体とは、少なくとも一部に結晶構造を有する半導体であり、例えば単結晶半導体、多結晶半導体、微結晶半導体、結晶とアモルファスの混在した半導体である。ただしラマン散乱光スペクトル測定で、ピークが確認できるものでなければならない。また不純物とは、ボロン(B)やリン(P)などの13族または15族の元素で、シリコンなどの半導体に添加して不純物半導体を構成する。
【0013】
【発明の実施の形態】
例えば結晶性のシリコンにイオンドーピング法で不純物を添加する。その後、514.5nmのレーザーを用いてラマン散乱光スペクトル測定を行った場合、結晶が残っていれば500cm―1から520.6cm―1の範囲にピークが確認できる(図1)。前記ピーク位置と活性化後のシート抵抗には相関があることがわかった。図2に前記ピーク位置と850℃で30分間熱活性化した後のシート抵抗との関係を示す。この相関関係を用いて、活性化前に活性化後のシート抵抗を予測することができる。
【0014】
図2によれば、不純物添加領域のシート抵抗を1kΩ/□以下にしたい場合、ラマン散乱光スペクトルのピークが515.5cm―1以下である必要がある。もしラマン散乱光スペクトルのピークが515.5cm―1以上であった場合、さらに不純物を添加する。もう一度ラマン散乱光スペクトル測定を行い、ピークが515.5cm―1以下になっていれば、活性化後のシート抵抗が1kΩ/□以下となる。
【0015】
従って、イオン注入法またはイオンドープ法により半導体に不純物元素を添加する手段と、ラマン散乱光スペクトルを測定する手段とを組合せ、一つの筐体内において、或いは複数の筐体内において、不純物の添加と、ラマン散乱スペクトル測定を行い、前記相関関係からシート抵抗を予測し、プロセスの妥当性を判断し、必要であれば追加で不純物を添加するといった不純物添加装置を形成することができる。
【0016】
ここで不純物とは、ボロン(B)やリン(P)などの13族または15族の元素で、シリコンなどの半導体に添加して不純物半導体を構成する。また結晶性のシリコンとは、少なくとも一部に結晶性を有するシリコンであり、例えば単結晶シリコン、多結晶シリコン、微結晶シリコン、結晶とアモルファスの混在したシリコンである。ただしラマン散乱光スペクトル測定で、波長514.5nmのレーザーを用いた場合に500cm―1から520.6cm―1にピークが確認できるものでなければならない。
【0017】
イオンドープとはシリコンなどの半導体にボロン(B)やリン(P)などの元素をイオンにして引きだした後、電界で加速して打ち込む技術である。イオンドープは不純物添加時に結晶性を破壊する。
【0018】
ここでは、波長514.5nmのレーザーを用いてラマン散乱光スペクトルを測定した場合を示したが、488.0nmなど他の波長を用いてもデータを取り直すことで可能である。また、活性化として850℃30分の熱活性化を例にあげたが、この工程はラピッドサーマルアニール、レーザー活性化などでもよく、熱活性化の場合には400℃〜1400℃で行える。ただし、データを取り直す必要がある。
【0019】
【実施例】
[実施例1]
本発明の不純物添加法をMOSトランジスタのソース・ドレイン領域の形成に適用し、結晶質半導体膜から表示装置を作製する実施例を説明する。ここでは、画素領域の画素TFT及び保持容量と、画素領域の周辺に設けられる駆動回路のTFTを同時に作製する方法について図面を参照しながら説明する。
【0020】
図3(A)において、基板301にはコーニング社の#7059ガラスや#1737ガラスなどに代表されるバリウムホウケイ酸ガラスやアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラス基板の他に、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリエチレンナフタレート(PEN)、ポリエーテルサルフォン(PES)など光学的異方性を有しないプラスチック基板を用いることができる。ガラス基板を用いる場合には、ガラス歪み点よりも10〜20℃程度低い温度であらかじめ熱処理しておいても良い。そして、基板301のTFTを形成する表面に基板301からの不純物拡散を防ぐために、酸化シリコン膜、窒化シリコン膜または酸化窒化シリコン膜などの絶縁膜から成る絶縁膜302を形成する。例えば、プラズマCVD法でSiH4、NH3、N2Oから作製される酸化窒化シリコン膜を10〜100nmの厚さに形成し、絶縁膜302とする。
【0021】
酸化窒化シリコン膜は平行平板型のプラズマCVD法を用いて形成する。酸化窒化シリコン膜は、SiH4を16.91Pa・l/sec、NH3を169.1Pa・l/sec、N2Oを33.82Pa・l/secとして反応室に導入し、基板温度325℃、反応圧力40Pa、放電電力密度0.41W/cm2、放電周波数60MHzとする。
【0022】
次に、10〜100nm(好ましくは30〜60nm)の厚さで非晶質構造を有する半導体膜303を、プラズマCVD法やスパッタ法などの公知の方法で形成する。代表的には、プラズマCVD法で非晶質シリコン膜を55nmの厚さに形成する。また、絶縁膜302と非晶質シリコン膜303とを連続形成することも可能である。例えば、前述のように酸化窒化シリコン膜を成膜後、反応ガスをSiH4、N2O、H2からSiH4とH2或いはSiH4のみに切り替えれば、大気雰囲気に晒すことなく連続して形成できる。その結果、この界面での汚染を防ぐことが可能となり、作製するTFTの特性バラツキやしきい値電圧の変動を低減させることができる。
【0023】
図3(B)で示す結晶化の工程はレーザー結晶化法で行う。パルス発振型のエキシマレーザーに代表されるガスレーザーや、YAGレーザー、YVO4レーザーに代表される固体レーザーを用いる。これらのレーザーを用いる場合には、レーザー発振器から放射されたレーザー光を光学系で線状または長方形状または矩形状に集光し半導体膜に照射する方法を用いると良い。非晶質半導体膜に対するレーザーの照射条件は実施者が適宣選択するものであるが、エキシマレーザーを用いる場合はパルス発振周波数30Hzとし、レーザーエネルギー密度を100〜400mJ/cm2(代表的には200〜300mJ/cm2)とする。また、YAGレーザーを用いる場合にはその第2高調波を用いパルス発振周波数1〜10kHzとし、レーザーエネルギー密度を300〜600mJ/cm2(代表的には350〜500mJ/cm2)とすると良い。そして幅100〜1000μm、例えば400μmで線状に集光したレーザー光を基板全面に渡って照射し、この時の線状レーザー光の重ね合わせ率(オーバーラップ率)を80〜98%として行う。
【0024】
このレーザー結晶化法により作製される結晶質半導体膜305は複数の結晶粒が集合した多結晶構造を有する。
【0025】
そして、図3(C)に示すように光露光プロセスによりレジストパターンを形成し、ドライエッチングによって結晶質半導体膜305を島状に分割し、島状の半導体膜306〜309を形成する。ドライエッチングにはCF4とO2の混合ガスを用いる。ゲート絶縁膜310はプラズマCVD法またはスパッタ法を用い、厚さを40〜200nmとしてシリコンを含む絶縁膜で形成する。プラズマCVD法でSiH4とN2Oの混合ガスから作製される酸化窒化シリコン膜はゲート絶縁膜として適した材料であり、80nmの厚さに形成しゲート絶縁膜とする。勿論、ゲート絶縁膜はこのような酸化窒化シリコン膜に限定されるものでなく、他のシリコンを含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。例えば、酸化シリコン膜を用いる場合には、プラズマCVD法でTEOSとO2とを混合し、反応圧力40Pa、基板温度300〜400℃とし、高周波(13.56MHz)電力密度0.5〜0.8W/cm2で放電させて形成することができる。このようにして作製される酸化シリコン膜は、その後400〜500℃の熱アニールによりゲート絶縁膜として良好な特性を得ることができる。
【0026】
そして、ゲート絶縁膜310上にゲート電極を形成するための第1の導電膜311と第2の導電膜312とを形成する。本実施例で示すTFTのゲート電極は2層構造で形成し、第1の導電膜311を窒化タンタル(本明細書ではTaNと表記する)膜で50〜100nmの厚さに形成し、第2の導電膜312をタングステン(W)膜で100〜300nmの厚さに形成する。
【0027】
TaN膜は、後の工程で熱処理を行うことを念頭におくと、熱安定性の高い優れた材料である。W膜はWをターゲットとしたスパッタ法で形成する。その他に6フッ化タングステン(WF6)を用いる熱CVD法で形成することもできる。いずれにしてもゲート電極として使用するためには低抵抗化を図る必要がある。W膜は結晶粒を大きくすることで低抵抗率化を図ることができるが、W中に酸素などの不純物元素が多い場合には結晶化が阻害され高抵抗化する。Wのターゲットには純度99.9999%のものを用い、さらに成膜時に気相中からの不純物の混入がないように十分配慮してW膜を形成することにより、抵抗率9〜20μΩ・cmを実現することができる。
【0028】
次に図4(A)に示すように、レジストによるマスク313を形成し第1のエッチング処理を行う。エッチング方法に限定はないが、好適にはICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合型プラズマ)エッチング装置を用いる。エッチング用ガスにはCF4とCl2を用い、0.5〜2Pa、好ましくは1Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行う。基板側(試料ステージ)にも100WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧が印加された状態で行う。CF4とCl2を混合した場合にはW膜及びTa膜とも同程度の速度でエッチングすることがでできる。
【0029】
第1のエッチング処理では、第1の導電層及び第2の導電層の端部がテーパー形状となるように加工する。テーパー部の角度は15〜45°とする。しかし、ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするためには、10〜20%程度の割合でエッチング時間を増加させるオーバーエッチング処理をすると良い。W膜に対する酸化窒化シリコン膜の選択比は2〜4(代表的には3)であるので、オーバーエッチング処理により、酸化窒化シリコン膜が露出した面は20〜50nm程度エッチングされる。こうして、第1のエッチング処理により第1の導電層と第2の導電層から成る第1の形状の導電層314〜318(第1の導電層314a〜318aと第2の導電層314b〜318b)を形成する。
【0030】
次に図4(B)に示すように第2のエッチング処理を行う。ICPエッチング装置を用い、エッチングガスにCF4とCl2とO2を混合して、1Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF電力(13.56MHz)を供給してプラズマを生成する。基板側(試料ステージ)には50WのRF(13.56MHz)電力を投入し、第1のエッチング処理に比べ低い自己バイアス電圧となるようにする。このような条件によりW膜を異方性エッチングし、かつ、それより遅いエッチング速度でTaN膜を異方性エッチングして第2の形状の導電層319〜323(第1の導電層319a〜323aと第2の導電層319b〜323b)を形成する。324はゲート絶縁膜であり、第2の形状の導電層319〜323で覆われない領域は、第1のエッチング処理と第2のエッチング処理により40〜80nm程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。
【0031】
nチャネル型TFTおよびpチャネル型TFTの不純物領域の形成は、第2の形状の導電層を利用して自己整合的に形成する。nチャネル型TFTには濃度の異なる2種類の不純物領域を形成する。図4(C)は第1のドーピング処理(高加速電圧低ドーズ量の条件)でn型を付与する不純物元素を添加して、第1の導電層319a〜323aと重なる第1の不純物領域325〜328を形成する工程を示す。この場合、第1の不純物領域325〜328の外側には第2の不純物領域329〜332が形成される。ドーピング処理の方法は、イオンドープ法やイオン注入法などにより行う。n型を付与する不純物元素は、周期律表第15族の元素であり、代表的にはリン(P)または砒素(As)を用いる。添加される不純物元素の濃度は第1の不純物領域において2×1016〜1×1018/cm3となるようにする。また、第2の不純物領域においては、1×1017〜5×1018/cm3となるようにする。
【0032】
次に、図5(A)に示すようにレジストによるマスク333を形成する。このマスクは画素TFTと駆動回路の内サンプリング回路のnチャネル型TFTのソース及びドレイン領域を確定するために形成する。第2のドーピング処理は駆動回路のnチャネル型TFTに第3の不純物領域334を形成するために行う。第3の不純物領域334に添加されるn型を付与する不純物元素の濃度は5×1017〜5×1019/cm3となるようにする。さらに、第3のドーピング処理を行い、n型を付与する不純物元素が1×1020〜1×1021/cm3濃度で添加される第4の不純物領域335〜337を形成する。
【0033】
第4の不純物領域335〜337のラマン散乱光スペクトルを測定する。波長514.5nmのレーザーを用いてラマン散乱光スペクトルを測定した場合に、500cm―1から520.6cm―1の範囲にピークができることを確認する(図1)。本実施例では不純物の活性化を500℃1時間の加熱処理で行うので、あらかじめ500℃1時間で加熱処理した場合のピーク位置とシート抵抗との関係のデータを取得しておく。シート抵抗を目標の値にするピーク位置になるように、必要におおじて何度か不純物を添加する。
【0034】
本実施例では、波長514.5nmのレーザーを用いてラマン散乱光スペクトルを測定した場合を示したが、488.0nmなど他の波長を用いてもデータを取り直すことで可能である。また、第二の不純物添加領域329〜332に対しても同様に可能である。第一の不純物領域325〜328、第3の不純物添加領域334に対しても基板裏面からラマン散乱光スペクトルを測定することで、同様に可能である。
【0035】
pチャネル型TFTに対するの不純物領域の形成は、図5(B)で示す様に、レジストのマスク338をnチャネル型TFTが形成される領域を保護するように形成し、第4のドーピング処理によりp型を付与する不純物元素が添加された第5の不純物領域339、340を形成する。p型を付与する不純物元素は、周期律表第13族の元素であり、代表的にはボロン(B)を用いる。
【0036】
第5の不純物領域339、340に対しても、あらかじめ500℃1時間で加熱処理した場合のピーク位置とシート抵抗との関係のデータを取得しておき、第4不純物添加領域と同様にラマン散乱光スペクトルを測定し、目標のシート抵抗になるように必要におおじて何度か不純物を添加する。
【0037】
図5(C)に示すように、ゲート電極およびゲート絶縁膜上から第1の層間絶縁膜341を形成する。第1の層間絶縁膜は酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜、またはこれらを組み合わせた積層膜で形成すれば良い。いずれにしても第1の層間絶縁膜341は無機絶縁物材料から形成し、膜中に5〜30原子%、好ましくは15〜25原子%の水素を含有させておくと良い。第1の層間絶縁膜341の膜厚は100〜200nmとする。酸化シリコン膜を用いる場合には、プラズマCVD法で、TEOSとO2とを混合し、反応圧力40Pa、基板温度300〜400℃とし、高周波(13.56MHz)電力密度0.5〜0.8W/cm2で放電させて形成する。酸化窒化シリコン膜を用いる場合には、プラズマCVD法でSiH4、N2O、NH3から作製される酸化窒化シリコン膜、またはSiH4、N2Oから作製される酸化窒化シリコン膜で形成すれば良い。この場合の作製条件は反応圧力20〜200Pa、基板温度300〜400℃とし、高周波(60MHz)電力密度0.1〜1.0W/cm2で形成することができる。また、SiH4、N2O、H2から作製される酸化窒化水素化シリコン膜を適用しても良い。窒化シリコン膜も同様にプラズマCVD法でSiH4、NH3から作製することが可能である。
【0038】
その後、それぞれの濃度で添加したn型またはp型を付与する不純物元素を活性化する工程を行う。この工程はファーネスアニール炉を用いて加熱処理を行っても良いし、レーザーアニール法で行っても良い。加熱処理で行う場合には酸素濃度が1ppm以下、好ましくは0.1ppm以下の窒素雰囲気中で400〜700℃、代表的には400〜550℃で行うものであり、本実施例では500℃で1時間の加熱処理を行う。この加熱処理により、第1の層間絶縁膜341が含有する水素が半導体膜中に拡散し、同時に水素化を行うこともできる。また、基板301に耐熱温度が低いプラスチック基板を用いる場合には、レーザーアニール法を適用することが好ましい。
【0039】
また、加熱処理を行った後で、3〜100%の水素を含む雰囲気中において300〜450℃で1〜12時間の熱処理を行って、半導体膜を水素化しても良い。いずれにしても、水素化の目的は半導体膜にある1016〜1018/cm3のダングリングボンドを水素で補償してその密度を低減させることにある。水素化の他の手段として、プラズマ水素化(プラズマにより励起された水素を用いる)を行っても良い。
【0040】
第2の層間絶縁膜342は、有機絶縁物材料を用い平均膜厚1.0〜2.0μmで形成する。有機樹脂材料としては、ポリイミド、アクリル、ポリアミド、ポリイミドアミド、BCB(ベンゾシクロブテン)等を使用することができる。例えば、基板に塗布後、熱重合するタイプのポリイミドを用いる場合には、クリーンオーブンを用い300℃で焼成して形成する。また、アクリルを用いる場合には、2液性のものを用い、主材と硬化剤を混合した後、スピナーを用いて基板全面に塗布した後、ホットプレートで80℃60秒の予備加熱を行い、さらにクリーンオーブンを用い250℃で60分焼成して形成することができる。
【0041】
このように、層間絶縁膜を有機絶縁物材料で形成することにより、表面を良好に平坦化させることができる。また、有機樹脂材料は一般に誘電率が低いので、寄生容量を低減することができる。しかし、吸湿性があり保護膜としては適さないので、本実施例のように、保護絶縁膜341として形成した酸化シリコン膜、酸化窒化シリコン膜、窒化シリコン膜などと組み合わせて用いる必要がある。
【0042】
その後、光露光プロセスにより所定のパターンのレジストマスクを形成し、それぞれの半導体膜に形成されるソース領域またはドレイン領域に達するコンタクトホールを形成する。コンタクトホールの形成はドライエッチング法により行う。この場合、エッチングガスにCF4、O2、Heの混合ガスを用い有機樹脂材料から成る第2の層間絶縁膜342をエッチングし、その後、続いてエッチングガスをCF4、O2として第1の層間絶縁膜341をエッチングする。さらに、島状半導体膜との選択比を高めるために、エッチングガスをCHF3に切り替えてゲート絶縁膜をエッチングすることにより、良好にコンタクトホールを形成することができる。
【0043】
そして、導電性の金属膜をスパッタ法や真空蒸着法で形成し、光露光プロセスにより所定のパターンのレジストマスクを形成し、エッチングによってソース配線及びドレイン配線343〜349を形成する。同時に形成される350は画素電極として機能するものである。図示していないが、本実施例ではこの電極を、Ti膜を50〜150nmの厚さで形成し、島状半導体膜のソースまたはドレイン領域を形成する半導体膜とコンタクトを形成し、そのTi膜上に重ねてアルミニウム(Al)を300〜400nmの厚さで形成して配線とする。
【0044】
この状態で300〜450℃で1〜12時間の加熱処理(シンタリング)を行うと良好なオーミック接触を得ることができる。この加熱処理を水素雰囲気中で行えば、水素化処理を兼ねることもできる(図5(C))。
【0045】
こうして、6枚のフォトマスクにより、駆動回路のTFTと画素領域の画素TFTとを一体形成した基板を完成させることができる。駆動回路356には第1のpチャネル型TFT351、第1のnチャネル型TFT352、第2のnチャネル型TFT353、画素領域357には画素TFT354、保持容量355が形成されている。本明細書では便宜上このような基板をアクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【0046】
駆動回路356の第1のpチャネル型TFT351には、チャネル形成領域358、第5の不純物領域から成るソースまたはドレイン領域359、360を有したシングルドレインの構造で形成されている。しかし、ソースまたはドレイン領域359は第1の導電層319aと重なるように形成されている。
【0047】
第1のnチャネル型TFT352はチャネル形成領域361、ゲート電極である第2の導電層320aと重なる第3の不純物領域362、ゲート電極の外側に形成される第4の不純物領域363を有している。第3の不純物領域362はLDD(Lightly Doped Drain)領域であり、第4の不純物領域363はソース領域またはドレイン領域として機能する領域である。特に、第3の不純物領域362はゲート電極とオーバーラップするLDD領域(このようなLDD領域をLovと表記する)であり、GOLD(Gate Overlapped Drain)構造とも呼ばれている。これによりホットキャリア効果によるTFTの劣化を防止することができ、10V以上の高い電圧を印加してもきわめて安定した動作を得ることができる。
【0048】
また、第2のnチャネル型TFT353はチャネル形成領域364、ゲート電極である第2の導電層321aと重なる第1の不純物領域365、ゲート電極の外側に形成される第2の不純物領域366、第4の不純物領域367を有している。第1の不純物領域365はLovであり、ホットキャリア効果によるTFTの劣化を防止する。第2の不純物領域366はゲート電極とオーバーラップしないLDD領域(このようなLDD領域をLoffと表記する)であり、オフ電流を低減する効果がある。
【0049】
画素TFT354には、チャネル形成領域368、第1の不純物領域369、第2の不純物領域370、第4の不純物領域371を有している。図5(C)では画素TFT354をダブルゲート構造で示したが、シングルゲート構造でも良いし、複数のゲート電極を設けたマルチゲート構造としても差し支えない。さらに、容量配線323と、ゲート絶縁膜と同じ材料から成る絶縁膜と、半導体膜374、375(375にはn型を付与する不純物元素が添加されている)とから保持容量355が形成されている。
【0050】
第1の不純物領域から第4の不純物領域にはn型を付与する不純物元素が添加されている。第1の不純物領域には2×1016〜1×1018/cm3、第2の不純物領域には1×1017〜5×1018/cm3、第3の不純物領域には5×1017〜5×1019/cm3、第4の不純物領域には1×1020〜1×1021/cm3の濃度で不純物元素を添加する。第5の不純物領域はp型を付与する不純物元素が添加され、第4の不純物領域よりも1.5〜3倍の濃度で不純物元素を添加しておく。
【0051】
第1の不純物領域と第3の不純物領域はLovであり、チャネル長方向の長さを0.5〜3μm、好ましくは0.5〜1.5μmで形成する。この2つの不純物領域において添加する不純物元素の濃度に違いを持たせる理由は、前者はオフ電流の低減を考慮して可能な限り低濃度で形成するのに対し、後者は電流駆動能力を高めるためにオン電流を重視していることに由来している。第2の不純物領域はLoffであり、チャネル長方向の長さを0.5〜3μm、好ましくは1.0〜1.5μmで形成する。
【0052】
第1のpチャネル型TFT351及び第1のnチャネル型TFT352はシフトレジスタ回路やバッファ回路などを形成する。第2のnチャネル型TFT353はサンプリング回路に適用する。このように、アクティブマトリクス基板上に形成される各回路が要求する仕様に応じてTFTの構造を最適化しその動作性能と信頼性を向上させることが可能となる。
【0053】
図6は画素部のほぼ一画素分を示す上面図である。図中に示すA−A'断面が図5(C)に示す画素部の断面図に対応している。画素TFT354のゲート電極322は、図示されていないゲート絶縁膜を介してその下の島状半導体膜309と交差している。図示はしていないが、島状半導体膜309には、ソース領域、ドレイン領域、LDD領域が形成されている。また、372はソース配線349とソース領域とのコンタクト部、373は画素電極350とドレイン領域とのコンタクト部である。保持容量355は、画素TFT354のドレイン領域から延在する半導体膜とゲート絶縁膜を介して容量配線323が重なる領域で形成されている。ここで示す構成は、画素電極350がソース配線やドレイン配線と同じ材料で形成されており、即ち、反射型の表示装置に適用可能なアクティブマトリクス基板を示している。
【0054】
[実施例2]
実施例1で作製したアクティブマトリクス基板は反射型の表示装置に適用することができる。一方、透過型の液晶表示装置とする場合には画素部の各画素に設ける画素電極を透明電極で形成すれば良い。本実施例では透過型の液晶表示装置に対応するアクティブマトリクス基板の作製方法について図7を用いて説明する。
【0055】
アクティブマトリクス基板は実施例1と同様に作製する。しかし、ソース配線及びドレイン配線を形成する前に、第2の層間絶縁膜342上に透明導電膜を形成し、画素電極376を形成する。その後、ソース配線377及びドレイン配線378を形成する。ドレイン配線378は画素電極376と重ね合わせてコンタクト部を形成する。ソース配線及びドレイン配線の一例は、Ti膜を50〜150nmの厚さで形成し、島状半導体膜のソースまたはドレイン領域を形成する半導体膜とコンタクトを形成し、そのTi膜上に重ねてAlを300〜400nmの厚さで形成して設ける。この構成にすると、画素電極376はドレイン配線378を形成するTi膜のみと接触することになる。その結果、透明導電膜材料とAlとが反応するのを防止できる。
【0056】
透明導電膜の材料は、酸化インジウム(In23)や酸化インジウム酸化スズ合金(In23―SnO2;ITO)などをスパッタ法や真空蒸着法などを用いて形成して用いることができる。このような材料のエッチング処理は塩酸系の溶液により行う。しかし、特にITOのエッチングは残渣が発生しやすいので、エッチング加工性を改善するために酸化インジウム酸化亜鉛合金(In23―ZnO)を用いても良い。酸化インジウム酸化亜鉛合金は表面平滑性に優れ、ITOに対して熱安定性にも優れているので、ドレイン配線378の端面で接触するAlとの腐蝕反応を防止できる。同様に、酸化亜鉛(ZnO)も適した材料であり、さらに可視光の透過率や導電率を高めるためにガリウム(Ga)を添加した酸化亜鉛(ZnO:Ga)などを用いることができる。
【0057】
このようにして、透過型の液晶表示装置に対応したアクティブマトリクス基板を完成させることができる。本実施例では、実施例1と同様な工程として説明したが、このような構成は実施例2や実施例3で示すアクティブマトリクス基板に適用することができる。
【0058】
[実施例3]
本実施例では実施例1または実施例2で作製したアクティブマトリクス基板から、アクティブマトリクス型液晶表示装置を作製する工程を説明する。図8に示すように、図5(C)の状態のアクティブマトリクス基板に柱状スペーサから成るスペーサを形成する。スペーサは数μmの粒子を散布して設ける方法でも良いが、ここでは基板全面に樹脂膜を形成した後これをパターニングして形成する方法を採用する。このようなスペーサの材料に限定はないが、例えば、JSR社製のNN700を用い、スピナーで塗布した後、露光と現像処理によって所定のパターンに形成する。さらにクリーンオーブンなどで150〜200℃で加熱して硬化させる。このようにして作製されるスペーサは露光と現像処理の条件によって形状を異ならせることができるが、好ましくは、柱状スペーサ401、402の形状は柱状で頂部が平坦な形状となるようにすると、対向側の基板を合わせたときに液晶表示装置としての機械的な強度を確保することができる。形状は円錐状、角錐状など特別の限定はない。がその高さは使用する液晶材料にも依存して、ネマチック液晶の場合には3〜8μm、スメチック液晶の場合には1〜4μmとなるようにする。
【0059】
柱状スペーサの配置は任意に決定すれば良いが、好ましくは、図8で示すように、画素領域においては画素電極350のコンタクト部373と重ねてその部分を覆うように柱状スペーサ401を形成すると良い。コンタクト部373は平坦性が損なわれこの部分では液晶がうまく配向しなくなるので、このようにしてコンタクト部373にスペーサ用の樹脂を充填する形で柱状スペーサ401を形成することでディスクリネーションなどを防止することができる。
【0060】
その後、配向膜403を形成する。配向膜にはポリイミド樹脂を用る。配向膜を形成した後、ラビング処理を施して液晶分子がある一定のプレチルト角を持って配向するようにする。画素領域に設けた柱状スペーサ401の端部からラビング方向に対してラビングされない領域が2μm以下となるようにする。また、ラビング処理では静電気の発生がしばしば問題となるが、駆動回路のTFT上にも柱状スペーサ402を形成しておくと、スペーサとしての本来の役割と、静電気からTFTを保護する効果を得ることができる。
【0061】
対向側の対向基板404には、透明導電膜で形成される対向電極405および配向膜406を形成する。そして、画素領域と駆動回路が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板とをシール剤(図示せず)で貼り合わせる。その後、両基板の間に液晶407を注入し、封止材(図示せず)によって完全に封止する。液晶材料には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図8に示すアクティブマトリクス型の液晶表示装置が完成する。
【0062】
図9はスペーサとシール剤を形成したアクティブマトリクス基板の上面図を示し、画素部および駆動回路部とスペーサおよびシール剤の位置関係を示す上面図である。画素領域588の周辺に駆動回路として走査信号駆動回路585と画像信号駆動回路586が設けられている。さらに、その他CPUやメモリなどの信号処理回路587も付加されていても良い。そして、これらの駆動回路は接続配線583によって外部入出力端子582と接続されている。画素部588では走査信号駆動回路585から延在するゲート配線群589と画像信号駆動回路586から延在するソース配線群590がマトリクス状に交差して画素を形成し、各画素にはそれぞれ図5(C)で示す画素TFT354と保持容量355が設けられている。
【0063】
画素領域に設ける柱状スペーサ401は、すべての画素に対して設けても良いが、マトリクス状に配列した画素の数個から数十個おきに設けても良い。即ち、画素部を構成する画素の全数に対するスペーサの数の割合は20〜100%とすると良い。また、駆動回路部に設けるスペーサ402はその全面を覆うように設けても良いし、図8で示したように各TFTのソースおよびドレイン配線の位置にあわせて複数個に分割して設けても良い。シール材579は、基板301上の画素部588および走査信号制御回路585、画像信号制御回路586、その他の信号処理回路587の外側であって、外部入出力端子582よりも内側に形成する。
【0064】
このようなアクティブマトリクス型液晶表示装置の構成を図10の斜視図を用いて説明する。図10においてアクティブマトリクス基板は、基板301上に形成された、画素部588と、走査信号駆動回路585と、画像信号駆動回路586とその他の信号処理回路587とで構成される。画素部588には画素TFT354と保持容量355が設けられ、画素部の周辺に設けられる駆動回路はCMOS回路を基本として構成されている。走査信号駆動回路585と、画像信号駆動回路586はそれぞれゲート配線322とソース配線349で画素TFT354に接続している。また、フレキシブルプリント配線板(Flexible Printed Circuit:FPC)591が外部入力端子582に接続していて画像信号などを入力するのに用いる。そして接続配線583でそれぞれの駆動回路に接続している。また、対向基板404には図示していないが、遮光膜や透明電極が設けられている。
【0065】
このような構成の液晶表示装置は、実施例1、2で示すアクティブマトリクス基板を用いて形成することができる。実施例1で示すアクティブマトリクス基板を用いれば反射型の液晶表示装置が得られ、実施例2で示すアクティブマトリクス基板を用いると透過型の液晶表示装置を得ることができる。
【0066】
[実施例4]
本発明の半導体装置は、各種多様の電子機器の表示装置や各種集積回路、或いは、従来の集積回路に代わる回路用途に応用することができる。このような半導体装置には、携帯情報端末(電子手帳、モバイルコンピュータ、携帯電話等)、ビデオカメラ、スチルカメラ、パーソナルコンピュータ、テレビ、プロジェクター等が挙げられる。それらの一例を図11〜図13に示す。
【0067】
図11(A)は携帯電話であり、表示用パネル2701、操作用パネル2702、接続部2703から成り、表示用パネル2701には液晶表示装置またはEL表示装置に代表される表示装置2704、音声出力部2705、アンテナ2709などが設けられている。操作パネル2702には操作キー2706、電源スイッチ2702、音声入力部27058などが設けられている。本発明は表示装置2904及びそれに付随する半導体集積回路の作製工程に用いることができる。
【0068】
図11(B)はビデオカメラであり、本体9101、液晶表示装置またはEL表示装置に代表される表示装置9102、音声入力部9103、操作スイッチ9104、バッテリー9105、受像部9106から成っている。本発明は表示装置9102及びそれに付随する半導体集積回路の作製工程に用いることができる。
【0069】
図11(C)はモバイルコンピュータ或いは携帯型情報端末であり、本体9201、カメラ部9202、受像部9203、操作スイッチ9204、液晶表示装置またはEL表示装置に代表される表示装置9205で構成されている。本発明は表示装置9205及びそれに付随する半導体集積回路の作製工程に用いることができる。
【0070】
図11(D)はテレビ受像器であり、本体9401、スピーカ9402、液晶表示装置またはEL表示装置に代表される表示装置9403、受信装置9404、増幅装置9405等で構成される。本発明は表示装置9403及びそれに付随する半導体集積回路の作製工程に用いることができる。
【0071】
図11(E)は携帯書籍であり、本体9501、液晶表示装置またはEL表示装置に代表される表示装置9502、9503、記憶媒体9504、操作スイッチ9505、アンテナ9506から構成されており、ミニディスク(MD)やDVDに記憶されたデータや、アンテナで受信したデータを表示するものである。
本発明は表示装置9502、9503及びそれに付随する半導体集積回路の作製工程に用いることができる。
【0072】
図12(A)はパーソナルコンピュータであり、本体9601、画像入力部9602、液晶表示装置またはEL表示装置に代表される表示装置9603、キーボード9604で構成される。本発明は表示装置9601及びそれに付随する半導体集積回路の作製工程に用いることができる。
【0073】
図12(B)はプログラムを記録した記録媒体(以下、記録媒体と呼ぶ)を用いるプレーヤーであり、本体9701、液晶表示装置またはEL表示装置に代表される表示装置9702、スピーカ部9703、記録媒体9704、操作スイッチ9705で構成される。なお、この装置は記録媒体としてDVD(Digtial Versatile Disc)、CD等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行うことができる。本発明は表示装置9702及びそれに付随する半導体集積回路の作製工程に用いることができる。
【0074】
図12(C)はデジタルカメラであり、本体9801、液晶表示装置またはEL表示装置に代表される表示装置9802、接眼部9803、操作スイッチ9804、受像部(図示しない)で構成される。本発明は表示装置9802及びそれに付随する半導体集積回路の作製工程に用いることができる。
【0075】
図21(A)はフロント型プロジェクターであり、投射装置3601、スクリーン3602で構成される。本発明は表示装置3601及びそれに付随する半導体集積回路の作製工程に用いることができる。
【0076】
図21(B)はリア型プロジェクターであり、本体3701、投射装置3702、ミラー3703、スクリーン3704で構成される。本発明は表示装置3702及びそれに付随する半導体集積回路の作製工程に用いることができる。
【0077】
尚、図21(C)は、図21(A)及び図21(B)中における投射装置3601、3702の構造の一例を示した図である。投射装置3601、3702は、光源光学系3801、ミラー3802、3804〜3806、ダイクロイックミラー3803、プリズム3807、液晶表示装置3808、位相差板3809、投射光学系3810で構成される。投射光学系3810は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単板式であってもよい。また、図21(C)中において矢印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィルム、IRフィルム等の光学系を設けてもよい。
【0078】
また、図21(D)は、図21(C)中における光源光学系3801の構造の一例を示した図である。本実施例では、光源光学系3801は、リフレクター3811、光源3812、レンズアレイ3813、3814、偏光変換素子3815、集光レンズ3816で構成される。なお、図21(D)に示した光源光学系は一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するフィルム、IRフィルム等の光学系を設けてもよい。
【0079】
ここでは図示しなかったが、本発明はその他にもナビゲーションシステムをはじめ冷蔵庫、洗濯機、電子レンジ、固定電話機、ファクシミリなどに組み込む表示装置としても適用することも可能である。このように本発明の適用範囲はきわめて広く、さまざまな製品に適用することができる。
【0080】
【発明の効果】
イオン注入法またはイオンドープ法で形成される不純物添加領域のラマン散乱光スペクトルのピーク位置を判別することにより、該不純物添加領域の活性化前に活性化後のシート抵抗を予測することができる。その結果を基に、必要があれば追加のドーピングを行い、不純物添加領域における活性化後のシート抵抗を1kΩ/□以下とすることができる。このような本発明の方法を適用すれば、結晶性シリコンを用いて作製される半導体素子の特性ばらつきを低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 結晶性のシリコンに絶縁膜上からリン(P)をイオンドーピングで添加し、ラマン散乱光スペクトル測定を行った結果である。矢印と点線で示したピークは結晶性のシリコンによるものである。
【図2】 図1で示したピークの位置と、そのサンプルを850℃で30分間熱処理した後電気測定を行い、シート抵抗を求めたものとの関係である。
【図3】 画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程を示す断面図。
【図4】 画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程を示す断面図。
【図5】 画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程を示す断面図。
【図6】 画素領域の画素を示す上面図。
【図7】 透過型液晶表示装置の画素の構成を説明する断面図。
【図8】 液晶表示装置の構成を説明する断面図。
【図9】 液晶表示装置の入力端子、配線、回路配置、スペーサ、シール剤の配置を説明する上面図。
【図10】 液晶表示装置の構成を説明する斜視図。
【図11】 半導体装置の一例を示す図。
【図12】 半導体装置の一例を示す図。
【図13】 プロジェクターの一例を示す図。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a semiconductor device including a transistor, a diode, a resistance element, or the like using a semiconductor having a crystal structure (hereinafter referred to as a crystalline semiconductor), a method for manufacturing the semiconductor device, and addition of impurities to the semiconductor device. The present invention relates to an impurity addition apparatus for forming a region.
[0002]
[Prior art]
When producing an impurity added region such as a source / drain region or an LDD region which is a constituent element of a MOS transistor, a method of activating the impurity by adding an impurity by some method and then performing a heat treatment is adopted. .
[0003]
As a method for adding impurities, an ion implantation method or an ion doping method is used. The ion implantation method is a technology in which elements such as boron (B) and phosphorus (P) are ionized into a semiconductor such as silicon, and only necessary ions are accelerated by an electric field and implanted by an electric field. This is a technique in which ions are accelerated by an electric field without being analyzed. Ion implantation and ion doping destroy the crystal structure when impurities are added.
[0004]
Impurity addition conditions such as the amount and location of impurities in the impurity addition method affect the properties of the semiconductor device. For example, in a MOS transistor, if the amount of impurities is small, the sheet resistance of the impurity added region increases, and the on-current of the MOS transistor decreases.
[0005]
As an impurity addition condition, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-256557 states that it is important to lower the sheet resistance after the heat treatment so that the crystal is partially left in the lowermost layer of the active layer. In Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-256557, ideal impurity addition conditions are given, but the validity thereof can only be determined by electrical measurement after wiring formation.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
In order to solve such problems, it is an object to provide a technology capable of predicting the sheet resistance of a region to which an impurity is added at an early stage of manufacturing a semiconductor device and confirming the validity of the impurity addition condition. And
[0007]
[Means for Solving the Problems]
After adding an impurity to the crystalline semiconductor and before activation, a Raman scattered light spectrum of the added region is measured. If crystals remain in the crystalline semiconductor, a peak peculiar to the crystals can be confirmed. It was found that there was a correlation between the peak position and the sheet resistance after activation. Therefore, the sheet resistance of the impurity added region can be predicted from the peak position using the correlation.
[0008]
Further, if the sheet resistance after activation can be predicted before activation by using the correlation after the addition of impurities, impurities can be additionally added when the sheet resistance after activation is inappropriate.
[0009]
Combining the impurity adding device and the Raman scattered light spectrum measuring device, there is a device capable of performing Raman scattered light spectrum measurement after adding the impurity, predicting the sheet resistance from the correlation, and re-adding the impurity if necessary. it can.
[0010]
Examples of the method for adding impurities include an ion implantation method and an ion doping method. The ion implantation method is a technique in which an element such as boron (B) or phosphorus (P) is extracted as an ion into a semiconductor such as silicon, and then only the necessary ions are accelerated and implanted by an electric field. The doping method is a technique in which ions are accelerated by an electric field without mass spectrometry. The ion implantation method and the ion doping method destroy crystallinity when impurities are added.
[0011]
Here, the activation includes heat treatment, rapid thermal annealing, laser activation, and the like. For example, in ion implantation, many of the impurities after implantation cannot be substituted at lattice positions in the crystal and exist as interstitial atoms as defects. Activation replaces these impurities with substitution positions in the crystal lattice, making them act electrically as acceptors or donors. At this time, the crystallinity destroyed by ion implantation can be recovered to some extent.
[0012]
A crystalline semiconductor is a semiconductor having a crystal structure at least in part, for example, a single crystal semiconductor, a polycrystalline semiconductor, a microcrystalline semiconductor, or a semiconductor in which crystal and amorphous are mixed. However, the peak must be confirmed by Raman scattering light spectrum measurement. Impurities are Group 13 or Group 15 elements such as boron (B) and phosphorus (P), which are added to a semiconductor such as silicon to constitute an impurity semiconductor.
[0013]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
For example, impurities are added to crystalline silicon by an ion doping method. After that, when the Raman scattered light spectrum was measured using a 514.5 nm laser, 500 cm − 1 To 520.6cm 1 A peak can be confirmed in the range (FIG. 1). It was found that there was a correlation between the peak position and the sheet resistance after activation. FIG. 2 shows the relationship between the peak position and the sheet resistance after thermal activation at 850 ° C. for 30 minutes. Using this correlation, the sheet resistance after activation can be predicted before activation.
[0014]
According to FIG. 2, when the sheet resistance of the impurity added region is desired to be 1 kΩ / □ or less, the peak of the Raman scattered light spectrum is 515.5 cm −. 1 Must be: If the peak of the Raman scattered light spectrum is 515.5 cm 1 If this is the case, impurities are further added. Once again, the Raman scattered light spectrum was measured and the peak was 515.5 cm 1 If it is below, the sheet resistance after activation will be 1 kΩ / □ or less.
[0015]
Therefore, a means for adding an impurity element to a semiconductor by an ion implantation method or an ion doping method and a means for measuring a Raman scattered light spectrum are combined, and in one case or in a plurality of cases, addition of impurities, It is possible to form an impurity addition apparatus that performs Raman scattering spectrum measurement, predicts sheet resistance from the correlation, judges the appropriateness of the process, and adds impurities if necessary.
[0016]
Here, the impurity is an element of Group 13 or Group 15 such as boron (B) or phosphorus (P), and is added to a semiconductor such as silicon to constitute an impurity semiconductor. Crystalline silicon is silicon having crystallinity at least partially, for example, single crystal silicon, polycrystalline silicon, microcrystalline silicon, or silicon in which crystal and amorphous are mixed. However, in the Raman scattering light spectrum measurement, when using a laser with a wavelength of 514.5 nm, 1 To 520.6cm 1 The peak must be able to be confirmed.
[0017]
Ion doping is a technique in which an element such as boron (B) or phosphorus (P) is extracted as an ion into a semiconductor such as silicon and then accelerated by an electric field. Ion doping destroys crystallinity when impurities are added.
[0018]
Here, a case where a Raman scattered light spectrum is measured using a laser having a wavelength of 514.5 nm is shown, but data can be obtained by using another wavelength such as 488.0 nm. Further, as an example, the thermal activation is performed at 850 ° C. for 30 minutes, but this step may be rapid thermal annealing, laser activation, etc. In the case of thermal activation, it can be performed at 400 ° C. to 1400 ° C. However, the data needs to be retaken.
[0019]
【Example】
[Example 1]
An embodiment in which a display device is manufactured from a crystalline semiconductor film by applying the impurity doping method of the present invention to the formation of the source / drain regions of a MOS transistor will be described. Here, a method for simultaneously manufacturing a pixel TFT and a storage capacitor in a pixel region and a TFT of a driver circuit provided around the pixel region will be described with reference to the drawings.
[0020]
In FIG. 3A, a substrate 301 includes polyethylene terephthalate (PET), polyethylene, in addition to a glass substrate such as barium borosilicate glass or aluminoborosilicate glass represented by Corning # 7059 glass or # 1737 glass. A plastic substrate having no optical anisotropy such as naphthalate (PEN) or polyethersulfone (PES) can be used. When a glass substrate is used, heat treatment may be performed in advance at a temperature lower by about 10 to 20 ° C. than the glass strain point. Then, an insulating film 302 made of an insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film is formed on the surface of the substrate 301 where a TFT is to be formed in order to prevent impurity diffusion from the substrate 301. For example, SiH by plasma CVD method Four , NH Three , N 2 A silicon oxynitride film formed from O is formed to a thickness of 10 to 100 nm to form the insulating film 302.
[0021]
The silicon oxynitride film is formed using a parallel plate type plasma CVD method. The silicon oxynitride film is SiH Four 16.91 Pa · l / sec, NH Three 169.1 Pa · l / sec, N 2 O was introduced into the reaction chamber as 33.82 Pa · l / sec, the substrate temperature was 325 ° C., the reaction pressure was 40 Pa, and the discharge power density was 0.41 W / cm. 2 The discharge frequency is 60 MHz.
[0022]
Next, a semiconductor film 303 having an amorphous structure with a thickness of 10 to 100 nm (preferably 30 to 60 nm) is formed by a known method such as a plasma CVD method or a sputtering method. Typically, an amorphous silicon film is formed to a thickness of 55 nm by plasma CVD. In addition, the insulating film 302 and the amorphous silicon film 303 can be formed continuously. For example, after forming a silicon oxynitride film as described above, the reaction gas is changed to SiH. Four , N 2 O, H 2 To SiH Four And H 2 Or SiH Four By switching only to this, it can be formed continuously without being exposed to the air atmosphere. As a result, contamination at this interface can be prevented, and variations in characteristics of TFTs to be manufactured and fluctuations in threshold voltage can be reduced.
[0023]
The crystallization step shown in FIG. 3B is performed by a laser crystallization method. Gas lasers typified by pulsed excimer lasers, YAG lasers, YVO Four A solid laser typified by a laser is used. In the case of using these lasers, it is preferable to use a method in which laser light emitted from a laser oscillator is condensed into a linear shape, a rectangular shape, or a rectangular shape by an optical system and irradiated onto a semiconductor film. The laser irradiation conditions for the amorphous semiconductor film are appropriately selected by the practitioner. When an excimer laser is used, the pulse oscillation frequency is 30 Hz, and the laser energy density is 100 to 400 mJ / cm. 2 (Typically 200 to 300 mJ / cm 2 ). When a YAG laser is used, the second harmonic is used and the pulse oscillation frequency is 1 to 10 kHz, and the laser energy density is 300 to 600 mJ / cm. 2 (Typically 350-500mJ / cm 2 ) Then, a laser beam condensed linearly with a width of 100 to 1000 μm, for example 400 μm, is irradiated over the entire surface of the substrate, and the superposition rate (overlap rate) of the linear laser beam at this time is 80 to 98%.
[0024]
The crystalline semiconductor film 305 manufactured by this laser crystallization method has a polycrystalline structure in which a plurality of crystal grains are aggregated.
[0025]
Then, as shown in FIG. 3C, a resist pattern is formed by a light exposure process, the crystalline semiconductor film 305 is divided into islands by dry etching, and island-like semiconductor films 306 to 309 are formed. CF for dry etching Four And O 2 The mixed gas is used. The gate insulating film 310 is formed of an insulating film containing silicon with a thickness of 40 to 200 nm by using a plasma CVD method or a sputtering method. SiH by plasma CVD Four And N 2 A silicon oxynitride film manufactured from a mixed gas of O is a material suitable as a gate insulating film, and is formed to a thickness of 80 nm to be a gate insulating film. Needless to say, the gate insulating film is not limited to such a silicon oxynitride film, and another insulating film containing silicon may be used as a single layer or a stacked structure. For example, when a silicon oxide film is used, TEOS and O2 are formed by plasma CVD. 2 The reaction pressure is 40 Pa, the substrate temperature is 300 to 400 ° C., and the high frequency (13.56 MHz) power density is 0.5 to 0.8 W / cm. 2 And can be formed by discharging. The silicon oxide film thus manufactured can obtain good characteristics as a gate insulating film by subsequent thermal annealing at 400 to 500 ° C.
[0026]
Then, a first conductive film 311 and a second conductive film 312 for forming a gate electrode are formed over the gate insulating film 310. The gate electrode of the TFT shown in this embodiment is formed in a two-layer structure, and the first conductive film 311 is formed of a tantalum nitride (referred to as TaN in this specification) film with a thickness of 50 to 100 nm. The conductive film 312 is formed with a tungsten (W) film to a thickness of 100 to 300 nm.
[0027]
The TaN film is an excellent material with high thermal stability, considering that heat treatment is performed in a later process. The W film is formed by sputtering using W as a target. In addition, tungsten hexafluoride (WF 6 It can also be formed by a thermal CVD method using In any case, in order to use it as a gate electrode, it is necessary to reduce the resistance. The resistivity of the W film can be reduced by increasing the crystal grains. However, when there are many impurity elements such as oxygen in W, crystallization is hindered and the resistance is increased. A W target having a purity of 99.9999% is used, and a W film is formed with sufficient consideration to prevent impurities from entering the gas phase during film formation, so that the resistivity is 9 to 20 μΩ · cm. Can be realized.
[0028]
Next, as shown in FIG. 4A, a resist mask 313 is formed and a first etching process is performed. An etching method is not limited, but an ICP (Inductively Coupled Plasma) etching apparatus is preferably used. CF for etching gas Four And Cl 2 Etching is performed by generating plasma by applying 500 W RF (13.56 MHz) power to the coil-type electrode at a pressure of 0.5 to 2 Pa, preferably 1 Pa. 100 W RF (13.56 MHz) electric power is also applied to the substrate side (sample stage), and a negative self-bias voltage is substantially applied. CF Four And Cl 2 When W is mixed, the W film and the Ta film can be etched at the same rate.
[0029]
In the first etching treatment, the end portions of the first conductive layer and the second conductive layer are processed so as to have a tapered shape. The angle of the tapered portion is 15 to 45 °. However, in order to perform etching without leaving a residue on the gate insulating film, it is preferable to perform an overetching process that increases the etching time at a rate of about 10 to 20%. Since the selection ratio of the silicon oxynitride film to the W film is 2 to 4 (typically 3), the surface where the silicon oxynitride film is exposed is etched by about 20 to 50 nm by the over-etching process. Thus, the first shape conductive layers 314 to 318 (first conductive layers 314 a to 318 a and second conductive layers 314 b to 318 b) composed of the first conductive layer and the second conductive layer by the first etching treatment. Form.
[0030]
Next, a second etching process is performed as shown in FIG. Using ICP etching equipment, CF as etching gas Four And Cl 2 And O 2 And 500 W of RF power (13.56 MHz) is supplied to the coil-type electrode at a pressure of 1 Pa to generate plasma. 50 W RF (13.56 MHz) power is applied to the substrate side (sample stage) so that the self-bias voltage is lower than that in the first etching process. Under such conditions, the W film is anisotropically etched, and the TaN film is anisotropically etched at a slower etching rate to form second shape conductive layers 319 to 323 (first conductive layers 319a to 323a). And second conductive layers 319b to 323b) are formed. Reference numeral 324 denotes a gate insulating film, and a region that is not covered with the second shape conductive layers 319 to 323 is formed as a thinned region by etching about 40 to 80 nm by the first etching process and the second etching process. The
[0031]
The impurity regions of the n-channel TFT and the p-channel TFT are formed in a self-aligned manner using the second shape conductive layer. Two types of impurity regions having different concentrations are formed in the n-channel TFT. FIG. 4C illustrates a first impurity region 325 which overlaps with the first conductive layers 319 a to 323 a by adding an impurity element imparting n-type conductivity in the first doping process (conditions of high acceleration voltage and low dose). The process of forming -328 is shown. In this case, second impurity regions 329 to 332 are formed outside the first impurity regions 325 to 328. The doping process is performed by an ion doping method, an ion implantation method, or the like. The impurity element imparting n-type is an element belonging to Group 15 of the periodic table, and typically phosphorus (P) or arsenic (As) is used. The concentration of the impurity element to be added is 2 × 10 in the first impurity region. 16 ~ 1x10 18 / Cm Three To be. In the second impurity region, 1 × 10 17 ~ 5x10 18 / Cm Three To be.
[0032]
Next, a resist mask 333 is formed as shown in FIG. This mask is formed to determine the source and drain regions of the pixel TFT and the n-channel TFT of the sampling circuit in the driving circuit. The second doping process is performed in order to form the third impurity region 334 in the n-channel TFT of the driver circuit. The concentration of the impurity element imparting n-type added to the third impurity region 334 is 5 × 10 5. 17 ~ 5x10 19 / Cm Three To be. Further, a third doping process is performed, and an impurity element imparting n-type conductivity is 1 × 10 5. 20 ~ 1x10 twenty one / Cm Three Fourth impurity regions 335 to 337 to be added at a concentration are formed.
[0033]
The Raman scattered light spectrum of the fourth impurity regions 335 to 337 is measured. When the Raman scattered light spectrum is measured using a laser with a wavelength of 514.5 nm, 1 To 520.6cm 1 It is confirmed that a peak is formed in the range (FIG. 1). In this embodiment, since the impurity is activated by heat treatment at 500 ° C. for 1 hour, data on the relationship between the peak position and the sheet resistance when heat treatment is performed at 500 ° C. for 1 hour is obtained in advance. Impurities are added several times as necessary so that the peak position where the sheet resistance is set to the target value is obtained.
[0034]
In the present embodiment, a case where a Raman scattered light spectrum is measured using a laser having a wavelength of 514.5 nm is shown, but data can be obtained by using another wavelength such as 488.0 nm. The same applies to the second impurity-added regions 329 to 332. The first impurity regions 325 to 328 and the third impurity added region 334 can be similarly achieved by measuring the Raman scattered light spectrum from the back surface of the substrate.
[0035]
As shown in FIG. 5B, the impurity region for the p-channel TFT is formed by forming a resist mask 338 so as to protect the region where the n-channel TFT is formed, and performing a fourth doping process. Fifth impurity regions 339 and 340 to which an impurity element imparting p-type conductivity is added are formed. The impurity element imparting p-type is an element belonging to Group 13 of the periodic table, and typically boron (B) is used.
[0036]
Also for the fifth impurity regions 339 and 340, data on the relationship between the peak position and the sheet resistance when heat-treated at 500 ° C. for 1 hour is acquired in advance, and Raman scattering is performed in the same manner as the fourth impurity-added region. Measure the light spectrum and add impurities as many times as necessary to achieve the target sheet resistance.
[0037]
As shown in FIG. 5C, a first interlayer insulating film 341 is formed over the gate electrode and the gate insulating film. The first interlayer insulating film may be formed using a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, a silicon nitride film, or a stacked film including a combination thereof. In any case, the first interlayer insulating film 341 is formed of an inorganic insulating material, and 5 to 30 atomic%, preferably 15 to 25 atomic% of hydrogen is contained in the film. The thickness of the first interlayer insulating film 341 is 100 to 200 nm. When a silicon oxide film is used, TEOS and O2 are formed by plasma CVD. 2 The reaction pressure is 40 Pa, the substrate temperature is 300 to 400 ° C., and the high frequency (13.56 MHz) power density is 0.5 to 0.8 W / cm. 2 It is formed by discharging with. When using a silicon oxynitride film, SiH is formed by plasma CVD. Four , N 2 O, NH Three Silicon oxynitride film manufactured from SiH or SiH Four , N 2 A silicon oxynitride film formed from O may be used. The production conditions in this case are a reaction pressure of 20 to 200 Pa, a substrate temperature of 300 to 400 ° C., and a high frequency (60 MHz) power density of 0.1 to 1.0 W / cm. 2 Can be formed. SiH Four , N 2 O, H 2 Alternatively, a silicon oxynitride silicon film manufactured from the above may be used. Similarly, the silicon nitride film is made of SiH by plasma CVD. Four , NH Three It is possible to make from.
[0038]
Thereafter, a step of activating the impurity element imparting n-type or p-type added at each concentration is performed. This step may be performed by heat treatment using a furnace annealing furnace or by laser annealing. When the heat treatment is performed, the oxygen concentration is 400 ppm to 700 ° C., typically 400 ° C. to 550 ° C. in a nitrogen atmosphere with an oxygen concentration of 1 ppm or less, preferably 0.1 ppm or less. Heat treatment for 1 hour is performed. By this heat treatment, hydrogen contained in the first interlayer insulating film 341 is diffused into the semiconductor film, and hydrogenation can be performed at the same time. In the case where a plastic substrate having a low heat resistant temperature is used as the substrate 301, it is preferable to apply a laser annealing method.
[0039]
Alternatively, after the heat treatment, the semiconductor film may be hydrogenated by performing heat treatment at 300 to 450 ° C. for 1 to 12 hours in an atmosphere containing 3 to 100% hydrogen. In any case, the purpose of hydrogenation is in the semiconductor film. 16 -10 18 / Cm Three The dangling bond is compensated with hydrogen to reduce its density. As another means of hydrogenation, plasma hydrogenation (using hydrogen excited by plasma) may be performed.
[0040]
The second interlayer insulating film 342 is formed using an organic insulating material with an average film thickness of 1.0 to 2.0 μm. As the organic resin material, polyimide, acrylic, polyamide, polyimide amide, BCB (benzocyclobutene), or the like can be used. For example, when using a type of polyimide that is thermally polymerized after being applied to the substrate, it is formed by baking at 300 ° C. using a clean oven. When acrylic is used, a two-component one is used. After mixing the main material and the curing agent, the whole surface of the substrate is applied using a spinner, and then preheating is performed on a hot plate at 80 ° C. for 60 seconds. Further, it can be formed by baking at 250 ° C. for 60 minutes using a clean oven.
[0041]
Thus, the surface can be satisfactorily flattened by forming the interlayer insulating film with an organic insulating material. In addition, since organic resin materials generally have a low dielectric constant, parasitic capacitance can be reduced. However, since it is hygroscopic and is not suitable as a protective film, it needs to be used in combination with a silicon oxide film, a silicon oxynitride film, a silicon nitride film, or the like formed as the protective insulating film 341 as in this embodiment.
[0042]
Thereafter, a resist mask having a predetermined pattern is formed by an optical exposure process, and contact holes reaching the source region or the drain region formed in each semiconductor film are formed. Contact holes are formed by dry etching. In this case, CF is used as an etching gas. Four , O 2 , The second interlayer insulating film 342 made of an organic resin material is etched using a mixed gas of He, and then the etching gas is changed to CF. Four , O 2 The first interlayer insulating film 341 is etched as follows. Further, in order to increase the selectivity with the island-shaped semiconductor film, the etching gas is changed to CHF. Three The contact hole can be satisfactorily formed by switching to 1 and etching the gate insulating film.
[0043]
Then, a conductive metal film is formed by sputtering or vacuum vapor deposition, a resist mask having a predetermined pattern is formed by a light exposure process, and source wirings and drain wirings 343 to 349 are formed by etching. 350 formed simultaneously functions as a pixel electrode. Although not shown, in this embodiment, this electrode is formed by forming a Ti film with a thickness of 50 to 150 nm, forming a contact with the semiconductor film forming the source or drain region of the island-like semiconductor film, and the Ti film Overlaid on top, aluminum (Al) is formed to a thickness of 300 to 400 nm to form a wiring.
[0044]
When a heat treatment (sintering) is performed at 300 to 450 ° C. for 1 to 12 hours in this state, good ohmic contact can be obtained. If this heat treatment is performed in a hydrogen atmosphere, it can also serve as a hydrogenation treatment (FIG. 5C).
[0045]
In this manner, a substrate in which the TFT of the driving circuit and the pixel TFT of the pixel region are integrally formed by using six photomasks can be completed. In the driver circuit 356, a first p-channel TFT 351, a first n-channel TFT 352, a second n-channel TFT 353, and a pixel TFT 354 and a storage capacitor 355 are formed in the pixel region 357. In this specification, such a substrate is referred to as an active matrix substrate for convenience.
[0046]
The first p-channel TFT 351 of the driver circuit 356 is formed with a single drain structure having a channel formation region 358 and source or drain regions 359 and 360 each including a fifth impurity region. However, the source or drain region 359 is formed so as to overlap with the first conductive layer 319a.
[0047]
The first n-channel TFT 352 includes a channel formation region 361, a third impurity region 362 that overlaps with the second conductive layer 320a that is a gate electrode, and a fourth impurity region 363 that is formed outside the gate electrode. Yes. The third impurity region 362 is an LDD (Lightly Doped Drain) region, and the fourth impurity region 363 is a region functioning as a source region or a drain region. In particular, the third impurity region 362 is an LDD region overlapping with the gate electrode (such an LDD region is expressed as Lov), and is also called a GOLD (Gate Overlapped Drain) structure. As a result, TFT deterioration due to the hot carrier effect can be prevented, and extremely stable operation can be obtained even when a high voltage of 10 V or higher is applied.
[0048]
The second n-channel TFT 353 includes a channel formation region 364, a first impurity region 365 overlapping the second conductive layer 321a which is a gate electrode, a second impurity region 366 formed outside the gate electrode, 4 impurity regions 367. The first impurity region 365 is Lov and prevents TFT deterioration due to the hot carrier effect. The second impurity region 366 is an LDD region that does not overlap with the gate electrode (such an LDD region is expressed as Loff), and has an effect of reducing off-state current.
[0049]
The pixel TFT 354 includes a channel formation region 368, a first impurity region 369, a second impurity region 370, and a fourth impurity region 371. Although FIG. 5C illustrates the pixel TFT 354 with a double gate structure, a single gate structure may be used, or a multi-gate structure with a plurality of gate electrodes may be used. Further, a storage capacitor 355 is formed from the capacitor wiring 323, an insulating film made of the same material as the gate insulating film, and semiconductor films 374 and 375 (an impurity element imparting n-type conductivity is added to 375). Yes.
[0050]
An impurity element imparting n-type conductivity is added to the first impurity region to the fourth impurity region. The first impurity region has 2 × 10 16 ~ 1x10 18 / Cm Three In the second impurity region, 1 × 10 17 ~ 5x10 18 / Cm Three In the third impurity region, 5 × 10 17 ~ 5x10 19 / Cm Three In the fourth impurity region, 1 × 10 20 ~ 1x10 twenty one / Cm Three Impurity elements are added at a concentration of. An impurity element imparting p-type conductivity is added to the fifth impurity region, and the impurity element is added at a concentration 1.5 to 3 times that of the fourth impurity region.
[0051]
The first impurity region and the third impurity region are Lov, and the length in the channel length direction is 0.5 to 3 μm, preferably 0.5 to 1.5 μm. The reason why the concentration of the impurity element added in the two impurity regions is different is that the former is formed at the lowest possible concentration in consideration of the reduction of off-current, while the latter is to increase the current driving capability. This is derived from the importance of on-current. The second impurity region is Loff and is formed with a length in the channel length direction of 0.5 to 3 μm, preferably 1.0 to 1.5 μm.
[0052]
The first p-channel TFT 351 and the first n-channel TFT 352 form a shift register circuit, a buffer circuit, or the like. The second n-channel TFT 353 is applied to a sampling circuit. As described above, the structure of the TFT can be optimized in accordance with the specifications required for each circuit formed on the active matrix substrate, and the operation performance and reliability can be improved.
[0053]
FIG. 6 is a top view showing almost one pixel of the pixel portion. A cross section AA ′ shown in the drawing corresponds to the cross sectional view of the pixel portion shown in FIG. The gate electrode 322 of the pixel TFT 354 intersects with the island-like semiconductor film 309 under the gate insulating film (not shown). Although not shown, a source region, a drain region, and an LDD region are formed in the island-shaped semiconductor film 309. Reference numeral 372 denotes a contact portion between the source wiring 349 and the source region, and 373 denotes a contact portion between the pixel electrode 350 and the drain region. The storage capacitor 355 is formed in a region where the capacitor wiring 323 overlaps with the semiconductor film extending from the drain region of the pixel TFT 354 and the gate insulating film. The structure shown here is an active matrix substrate in which the pixel electrode 350 is formed of the same material as the source wiring and the drain wiring, that is, applicable to a reflective display device.
[0054]
[Example 2]
The active matrix substrate manufactured in Embodiment 1 can be applied to a reflective display device. On the other hand, in the case of a transmissive liquid crystal display device, a pixel electrode provided in each pixel of the pixel portion may be formed using a transparent electrode. In this embodiment, a method for manufacturing an active matrix substrate corresponding to a transmissive liquid crystal display device is described with reference to FIGS.
[0055]
The active matrix substrate is manufactured in the same manner as in Example 1. However, before the source wiring and the drain wiring are formed, a transparent conductive film is formed over the second interlayer insulating film 342, and the pixel electrode 376 is formed. Thereafter, a source wiring 377 and a drain wiring 378 are formed. The drain wiring 378 overlaps with the pixel electrode 376 to form a contact portion. As an example of the source wiring and the drain wiring, a Ti film is formed with a thickness of 50 to 150 nm, a contact is formed with a semiconductor film that forms a source or drain region of the island-shaped semiconductor film, and an Al layer is stacked on the Ti film. Are formed with a thickness of 300 to 400 nm. With this configuration, the pixel electrode 376 is in contact with only the Ti film that forms the drain wiring 378. As a result, the reaction between the transparent conductive film material and Al can be prevented.
[0056]
The material of the transparent conductive film is indium oxide (In 2 O Three ) Or indium tin oxide alloy (In 2 O Three -SnO 2 ; ITO) or the like can be formed using a sputtering method, a vacuum deposition method, or the like. Etching treatment of such a material is performed with a hydrochloric acid based solution. However, in particular, etching of ITO is likely to generate a residue, so in order to improve etching processability, an indium oxide-zinc oxide alloy (In 2 O Three —ZnO) may also be used. Since the indium oxide-zinc oxide alloy has excellent surface smoothness and thermal stability with respect to ITO, it can prevent a corrosion reaction with Al coming into contact with the end face of the drain wiring 378. Similarly, zinc oxide (ZnO) is also a suitable material, and zinc oxide (ZnO: Ga) to which gallium (Ga) is added to further increase the transmittance and conductivity of visible light can be used.
[0057]
In this manner, an active matrix substrate corresponding to a transmissive liquid crystal display device can be completed. Although this embodiment has been described as a process similar to that of Embodiment 1, such a configuration can be applied to the active matrix substrate shown in Embodiment 2 or Embodiment 3.
[0058]
[Example 3]
In this embodiment, a process of manufacturing an active matrix liquid crystal display device from the active matrix substrate manufactured in Embodiment 1 or Embodiment 2 will be described. As shown in FIG. 8, spacers made of columnar spacers are formed on the active matrix substrate in the state of FIG. The spacer may be provided by dispersing particles of several μm, but here, a method of forming a resin film on the entire surface of the substrate and then patterning it is adopted. Although there is no limitation on the material of such a spacer, for example, NN700 manufactured by JSR Co. is used, and after applying with a spinner, a predetermined pattern is formed by exposure and development processing. Further, it is cured by heating at 150 to 200 ° C. in a clean oven or the like. The spacers produced in this way can have different shapes depending on the conditions of exposure and development processing. Preferably, the columnar spacers 401 and 402 have a columnar shape and a flat top portion. The mechanical strength of the liquid crystal display device can be ensured when the side substrates are combined. There is no particular limitation on the shape, such as a cone or a pyramid. However, depending on the liquid crystal material used, the height is 3 to 8 μm for nematic liquid crystal and 1 to 4 μm for smectic liquid crystal.
[0059]
The arrangement of the columnar spacers may be determined arbitrarily. Preferably, as shown in FIG. 8, in the pixel region, the columnar spacers 401 may be formed so as to overlap the contact portions 373 of the pixel electrodes 350 and cover the portions. . Since the flatness of the contact portion 373 is impaired and the liquid crystal is not well aligned in this portion, the columnar spacer 401 is formed in this manner by filling the contact portion 373 with the resin for the spacer, thereby allowing disclination and the like. Can be prevented.
[0060]
Thereafter, an alignment film 403 is formed. A polyimide resin is used for the alignment film. After the alignment film is formed, a rubbing process is performed so that the liquid crystal molecules are aligned with a certain pretilt angle. The region that is not rubbed in the rubbing direction from the end of the columnar spacer 401 provided in the pixel region is set to 2 μm or less. Also, the occurrence of static electricity is often a problem in the rubbing process. However, if the columnar spacer 402 is formed also on the TFT of the drive circuit, the original role as a spacer and the effect of protecting the TFT from static electricity can be obtained. Can do.
[0061]
A counter electrode 405 and an alignment film 406 formed of a transparent conductive film are formed on the counter substrate 404 on the counter side. Then, the active matrix substrate on which the pixel region and the drive circuit are formed and the counter substrate are bonded together with a sealant (not shown). Thereafter, liquid crystal 407 is injected between both substrates and completely sealed with a sealing material (not shown). A known liquid crystal material may be used as the liquid crystal material. In this manner, the active matrix type liquid crystal display device shown in FIG. 8 is completed.
[0062]
FIG. 9 is a top view of an active matrix substrate on which a spacer and a sealing agent are formed, and is a top view showing a positional relationship between the pixel portion and the drive circuit portion and the spacer and the sealing agent. Around the pixel region 588, a scanning signal driving circuit 585 and an image signal driving circuit 586 are provided as driving circuits. Further, a signal processing circuit 587 such as a CPU or a memory may be added. These drive circuits are connected to an external input / output terminal 582 by a connection wiring 583. In the pixel portion 588, a gate wiring group 589 extending from the scanning signal driving circuit 585 and a source wiring group 590 extending from the image signal driving circuit 586 intersect with each other in a matrix to form a pixel. A pixel TFT 354 and a storage capacitor 355 shown in (C) are provided.
[0063]
The columnar spacers 401 provided in the pixel region may be provided for all pixels, but may be provided every several to several tens of pixels arranged in a matrix. That is, the ratio of the number of spacers to the total number of pixels constituting the pixel portion is preferably 20 to 100%. Further, the spacer 402 provided in the driver circuit portion may be provided so as to cover the entire surface, or may be provided by being divided into a plurality according to the positions of the source and drain wirings of each TFT as shown in FIG. good. The sealant 579 is formed outside the pixel portion 588 and the scanning signal control circuit 585, the image signal control circuit 586, and other signal processing circuits 587 on the substrate 301 and inside the external input / output terminal 582.
[0064]
The structure of such an active matrix liquid crystal display device will be described with reference to the perspective view of FIG. In FIG. 10, the active matrix substrate includes a pixel portion 588, a scanning signal driving circuit 585, an image signal driving circuit 586, and other signal processing circuits 587 formed on the substrate 301. A pixel TFT 354 and a storage capacitor 355 are provided in the pixel portion 588, and a driver circuit provided in the periphery of the pixel portion is configured based on a CMOS circuit. The scanning signal driving circuit 585 and the image signal driving circuit 586 are connected to the pixel TFT 354 by a gate wiring 322 and a source wiring 349, respectively. Further, a flexible printed circuit (FPC) 591 is connected to an external input terminal 582 and used for inputting an image signal or the like. Connection wiring 583 is connected to each drive circuit. Further, although not shown, the counter substrate 404 is provided with a light shielding film and a transparent electrode.
[0065]
The liquid crystal display device having such a structure can be formed using the active matrix substrate shown in Embodiments 1 and 2. When the active matrix substrate shown in Embodiment 1 is used, a reflective liquid crystal display device can be obtained. When the active matrix substrate shown in Embodiment 2 is used, a transmissive liquid crystal display device can be obtained.
[0066]
[Example 4]
The semiconductor device of the present invention can be applied to display devices for various electronic devices, various integrated circuits, or circuit applications in place of conventional integrated circuits. Examples of such a semiconductor device include a portable information terminal (electronic notebook, mobile computer, mobile phone, etc.), a video camera, a still camera, a personal computer, a television, a projector, and the like. Examples of these are shown in FIGS.
[0067]
FIG. 11A illustrates a mobile phone, which includes a display panel 2701, an operation panel 2702, and a connection portion 2703. The display panel 2701 includes a display device 2704 typified by a liquid crystal display device or an EL display device, and an audio output. A portion 2705, an antenna 2709, and the like are provided. The operation panel 2702 is provided with operation keys 2706, a power switch 2702, a voice input unit 27058, and the like. The present invention can be used in a manufacturing process of a display device 2904 and a semiconductor integrated circuit associated therewith.
[0068]
FIG. 11B illustrates a video camera which includes a main body 9101, a display device 9102 typified by a liquid crystal display device or an EL display device, an audio input portion 9103, operation switches 9104, a battery 9105, and an image receiving portion 9106. The present invention can be used in a manufacturing process of the display device 9102 and a semiconductor integrated circuit associated therewith.
[0069]
FIG. 11C illustrates a mobile computer or a portable information terminal, which includes a main body 9201, a camera portion 9202, an image receiving portion 9203, operation switches 9204, and a display device 9205 typified by a liquid crystal display device or an EL display device. . The present invention can be used in a manufacturing process of the display device 9205 and a semiconductor integrated circuit associated therewith.
[0070]
FIG. 11D illustrates a television receiver which includes a main body 9401, a speaker 9402, a display device 9403 typified by a liquid crystal display device or an EL display device, a receiving device 9404, an amplifying device 9405, and the like. The present invention can be used for a manufacturing process of the display device 9403 and a semiconductor integrated circuit associated therewith.
[0071]
FIG. 11E illustrates a portable book which includes a main body 9501, display devices 9502 and 9503 typified by a liquid crystal display device or an EL display device, a storage medium 9504, an operation switch 9505, and an antenna 9506. MD) or data stored in a DVD or data received by an antenna is displayed.
The present invention can be used in manufacturing steps of the display devices 9502 and 9503 and the semiconductor integrated circuit accompanying the display devices.
[0072]
FIG. 12A illustrates a personal computer, which includes a main body 9601, an image input portion 9602, a display device 9603 typified by a liquid crystal display device or an EL display device, and a keyboard 9604. The present invention can be used for a manufacturing process of a display device 9601 and a semiconductor integrated circuit associated therewith.
[0073]
FIG. 12B shows a player using a recording medium (hereinafter referred to as a recording medium) on which a program is recorded. The main body 9701, a display device 9702 typified by a liquid crystal display device or an EL display device, a speaker unit 9703, and a recording medium 9704 and an operation switch 9705. This apparatus uses a DVD (Digital Versatile Disc), CD, or the like as a recording medium, and can perform music appreciation, movie appreciation, games, and the Internet. The present invention can be used for manufacturing a display device 9702 and a semiconductor integrated circuit accompanying the display device 9702.
[0074]
FIG. 12C illustrates a digital camera which includes a main body 9801, a display device 9802 typified by a liquid crystal display device or an EL display device, an eyepiece unit 9803, an operation switch 9804, and an image receiving unit (not shown). The present invention can be used for a manufacturing process of a display device 9802 and a semiconductor integrated circuit associated therewith.
[0075]
FIG. 21A illustrates a front type projector that includes a projection device 3601 and a screen 3602. The present invention can be used in a manufacturing process of a display device 3601 and a semiconductor integrated circuit associated therewith.
[0076]
FIG. 21B shows a rear projector, which includes a main body 3701, a projection device 3702, a mirror 3703, and a screen 3704. The present invention can be used in a manufacturing process of the display device 3702 and a semiconductor integrated circuit associated therewith.
[0077]
FIG. 21C is a diagram showing an example of the structure of the projection devices 3601 and 3702 in FIGS. 21A and 21B. The projection devices 3601 and 3702 include a light source optical system 3801, mirrors 3802 and 3804 to 3806, a dichroic mirror 3803, a prism 3807, a liquid crystal display device 3808, a phase difference plate 3809, and a projection optical system 3810. The projection optical system 3810 is composed of an optical system including a projection lens. Although the present embodiment shows a three-plate type example, it is not particularly limited, and for example, a single-plate type may be used. Further, the practitioner may appropriately provide an optical system such as an optical lens, a film having a polarization function, a film for adjusting a phase difference, or an IR film in the optical path indicated by an arrow in FIG. Good.
[0078]
FIG. 21D illustrates an example of the structure of the light source optical system 3801 in FIG. In this embodiment, the light source optical system 3801 includes a reflector 3811, a light source 3812, lens arrays 3813 and 3814, a polarization conversion element 3815, and a condenser lens 3816. Note that the light source optical system illustrated in FIG. 21D is an example and is not particularly limited. For example, the practitioner may appropriately provide an optical system such as an optical lens, a film having a polarization function, a film for adjusting a phase difference, or an IR film in the light source optical system.
[0079]
Although not shown here, the present invention can also be applied to a display device incorporated in a navigation system, a refrigerator, a washing machine, a microwave oven, a fixed telephone, a facsimile, and the like. Thus, the application range of the present invention is very wide and can be applied to various products.
[0080]
【The invention's effect】
By determining the peak position of the Raman scattered light spectrum of the impurity-added region formed by the ion implantation method or the ion doping method, the sheet resistance after activation can be predicted before the impurity-added region is activated. Based on the result, if necessary, additional doping can be performed to reduce the sheet resistance after activation in the impurity added region to 1 kΩ / □ or less. By applying such a method of the present invention, variation in characteristics of a semiconductor element manufactured using crystalline silicon can be reduced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a result of measuring Raman scattering light spectrum by adding phosphorus (P) to crystalline silicon from an insulating film by ion doping. The peaks indicated by arrows and dotted lines are due to crystalline silicon.
FIG. 2 shows the relationship between the position of the peak shown in FIG. 1 and the sheet resistance obtained by conducting an electrical measurement after heat-treating the sample at 850 ° C. for 30 minutes.
FIG. 3 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT and a driver circuit TFT;
FIG. 4 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.
FIG. 6 is a top view showing a pixel in a pixel region.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a structure of a pixel of a transmissive liquid crystal display device.
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a structure of a liquid crystal display device.
FIG. 9 is a top view illustrating the arrangement of input terminals, wiring, circuit arrangement, spacers, and sealant of a liquid crystal display device.
10 is a perspective view illustrating a structure of a liquid crystal display device. FIG.
FIG 11 illustrates an example of a semiconductor device.
FIG 12 illustrates an example of a semiconductor device.
FIG. 13 is a diagram showing an example of a projector.

Claims (3)

結晶性半導体にイオン注入またはイオンドーピングを用いて不純物の添加を行い、所定条件で活性化を行うことによって、前記結晶性半導体のシート抵抗を目標値以下とする半導体装置の作製方法であって、
前記活性化前のラマン散乱光スペクトルのピーク位置と、前記活性化後の半導体のシート抵抗と、の関係のデータを取得し、
前記結晶性半導体に前記不純物の添加を行い、
前記結晶性半導体のラマン散乱光スペクトルのピーク位置を測定し、
前記データと前記測定の結果とを用いて、前記目標値以下のシート抵抗となる量の前記不純物が添加されたか否かを判断し、
前記目標値以下のシート抵抗となる量の前記不純物が添加されている場合、前記所定条件で前記活性化を行い、
前記目標値以下のシート抵抗となる量の前記不純物が添加されていない場合、前記不純物を再度添加することを特徴とする半導体装置の作製方法。
A method for manufacturing a semiconductor device in which an impurity is added to a crystalline semiconductor by ion implantation or ion doping, and activation is performed under a predetermined condition, whereby a sheet resistance of the crystalline semiconductor is set to a target value or less.
Obtaining data of the relationship between the peak position of the Raman scattered light spectrum before the activation and the sheet resistance of the semiconductor after the activation,
Adding the impurity to the crystalline semiconductor;
Measure the peak position of the Raman scattered light spectrum of the crystalline semiconductor,
Using the data and the result of the measurement, it is determined whether or not the amount of the impurity that provides a sheet resistance below the target value has been added
When the amount of the impurity that gives a sheet resistance equal to or less than the target value is added, the activation is performed under the predetermined condition,
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising adding an impurity again when an amount of the impurity that provides a sheet resistance equal to or less than the target value is not added.
請求項1において、
前記目標値は、1kΩ/□であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
Oite to claim 1,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the target value is 1 kΩ / □.
請求項1又は請求項2において、
前記活性化は、熱活性化、ラピッドサーマルアニール、レーザー活性化のいずれかであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
In claim 1 or claim 2 ,
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the activation is any one of thermal activation, rapid thermal annealing, and laser activation.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4641717B2 (en) * 2002-12-16 2011-03-02 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor device evaluation method and element substrate
JP6579086B2 (en) * 2016-11-15 2019-09-25 信越半導体株式会社 Device forming method

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999033101A1 (en) * 1997-12-19 1999-07-01 Advanced Micro Devices, Inc. Apparatus and method for determining depth profile characteristics of a dopant material in a semiconductor device

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06204244A (en) * 1992-12-28 1994-07-22 Sony Corp Manufacture of semiconductor device
JP3146113B2 (en) * 1994-08-30 2001-03-12 シャープ株式会社 Method of manufacturing thin film transistor and liquid crystal display device
JP3998765B2 (en) * 1997-09-04 2007-10-31 シャープ株式会社 Method for manufacturing polycrystalline semiconductor layer and method for evaluating semiconductor device
JP3658213B2 (en) * 1998-11-19 2005-06-08 富士通株式会社 Manufacturing method of semiconductor device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999033101A1 (en) * 1997-12-19 1999-07-01 Advanced Micro Devices, Inc. Apparatus and method for determining depth profile characteristics of a dopant material in a semiconductor device

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