JPH0334434A - 薄膜半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
薄膜半導体装置及びその製造方法Info
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- JPH0334434A JPH0334434A JP1166673A JP16667389A JPH0334434A JP H0334434 A JPH0334434 A JP H0334434A JP 1166673 A JP1166673 A JP 1166673A JP 16667389 A JP16667389 A JP 16667389A JP H0334434 A JPH0334434 A JP H0334434A
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Landscapes
- Liquid Crystal (AREA)
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は薄膜半導体装置及びその製造方法に係り、特に
、液晶表示装置に用いられる:1り膜1ヘランジスタ及
びその製造方性に関する。
、液晶表示装置に用いられる:1り膜1ヘランジスタ及
びその製造方性に関する。
アクティブマトリクス方式の液晶デイスプレィは、近年
、周辺回路を内蔵しながら大画面化と高画質化の方向に
急速に進んでいる。各画素に形成される薄膜トランジス
タ(Thin Filr6Tramsistors:1
l18してTFT)は、大きなキャリア移動度と小さな
リーク電流が要求され、このためにTPT材料としては
多結晶シリコン(Polysilicon :略してP
o1y −S i )が用いられることが多い。絶縁基
板であるガラス基板の歪温度は1通常、約600℃であ
るために、TPTの製造プロセス温度も約600℃以下
であることが要求される。TPT構造としてはチャネル
部分に不純物をドープする構造とドープしない構造の2
つがあるが、リーク電流を低減するためには前者が有効
である(IEEETrans、Electron De
v、 E D −32、258(1985))。
、周辺回路を内蔵しながら大画面化と高画質化の方向に
急速に進んでいる。各画素に形成される薄膜トランジス
タ(Thin Filr6Tramsistors:1
l18してTFT)は、大きなキャリア移動度と小さな
リーク電流が要求され、このためにTPT材料としては
多結晶シリコン(Polysilicon :略してP
o1y −S i )が用いられることが多い。絶縁基
板であるガラス基板の歪温度は1通常、約600℃であ
るために、TPTの製造プロセス温度も約600℃以下
であることが要求される。TPT構造としてはチャネル
部分に不純物をドープする構造とドープしない構造の2
つがあるが、リーク電流を低減するためには前者が有効
である(IEEETrans、Electron De
v、 E D −32、258(1985))。
不純物の活性化プロセスは、一般に、600℃以下の温
度では十分でないことが多いため、レーザ活性化技術が
用いられている(特開■r460−202931)。
度では十分でないことが多いため、レーザ活性化技術が
用いられている(特開■r460−202931)。
すなわち、不純物をPo1y−8i中に導入した後。
エキシマレーザなどを照射して、ガラス基板を高温に加
熱することな(、Po1y −S i膜のみを加熱して
不純物を活性化するものである。具体的には、Po1y
−S i膜を堆積させるときにボロン(B)をドープ
してp型のPo1y −S iを形成し、その後レーザ
照射して膜の結晶化と不純物の活性化を行う。
熱することな(、Po1y −S i膜のみを加熱して
不純物を活性化するものである。具体的には、Po1y
−S i膜を堆積させるときにボロン(B)をドープ
してp型のPo1y −S iを形成し、その後レーザ
照射して膜の結晶化と不純物の活性化を行う。
次に、ゲート電極をバターニングした後、自己整合方式
でイオン打込み法によりn型不純物を導入してソース、
ドレインを形成する。次に、もう−度レーザを照射して
、ゲー]・、ソース、ドレイン領域の不純物を活性化す
るものである。
でイオン打込み法によりn型不純物を導入してソース、
ドレインを形成する。次に、もう−度レーザを照射して
、ゲー]・、ソース、ドレイン領域の不純物を活性化す
るものである。
上記従来技術は、自己整合方式を基本としているため、
チャネル部とゲート、ソース、ドレイン領域の不純物活
性化を行うのにレーザを二度魚射しなければならない。
チャネル部とゲート、ソース、ドレイン領域の不純物活
性化を行うのにレーザを二度魚射しなければならない。
特に、ソースとドレイン領域は二回のレーザ照射と1回
のイオン打込みを受けるため、Po1y −S i I
FJと基板間ではく離という問題が生じる。このため、
TPTがデイスプレィ上全面に形成されず、画像に欠陥
が生しるという問題があった。
のイオン打込みを受けるため、Po1y −S i I
FJと基板間ではく離という問題が生じる。このため、
TPTがデイスプレィ上全面に形成されず、画像に欠陥
が生しるという問題があった。
本発明の目的は、Po1y−8i膜のはがれを起こさず
に不純物を活性化し、リーク電流の小さいTPTを形成
して最終的にデイスプレィの欠陥を大幅に低減する方法
を提供することである。
に不純物を活性化し、リーク電流の小さいTPTを形成
して最終的にデイスプレィの欠陥を大幅に低減する方法
を提供することである。
上記目的は以下の手段によって達成される。すなわち、
最初導入した低濃度の不純物を約600°Cの熱処理で
活性化し、次に導入した高濃度の不純物をレーザ(上記
熱処理も高温短時間)で活性化するというものである。
最初導入した低濃度の不純物を約600°Cの熱処理で
活性化し、次に導入した高濃度の不純物をレーザ(上記
熱処理も高温短時間)で活性化するというものである。
この結果、TPT構造としては、接合を形成している高
濃度側不純物領域(ソース、ドレイン)の多結晶が低濃
度側不純物領域(チャネル領域)の多結晶と比較して、
粒径の点で大きく、キャリアのトラップ密度の点で低く
したものである。
濃度側不純物領域(ソース、ドレイン)の多結晶が低濃
度側不純物領域(チャネル領域)の多結晶と比較して、
粒径の点で大きく、キャリアのトラップ密度の点で低く
したものである。
上記本発明の特徴点およびその他の特徴点については、
以下の記載より明らかとされる。
以下の記載より明らかとされる。
上記手段は以下のように作用する。すなわち、最初導入
する不純物はp型であり、ドーピング濃度は約10”c
ll−3である。Po1y −S i中に不純物を導入
する場合、 Po1y −S iの結晶粒界に存在する
トラップのために、一般に、キャリア濃度はドーピング
濃度よりも小さくなる。しかし、チャネル領域では活性
化後のキャリア濃度は約10 ” cm−3で十分であ
る。このレベルのキャリア濃度は約600℃の温度の熱
活性化で達成できる。次に、ゲート電極をパターニング
後、イオン打込み法によりゲーi−,ソース、ドレイン
領域にn型不純物を約IQ200′″3導入する。この
領域は活性化後のキャリア濃度として約10”cm−3
の高い値が要求される。従って、レーザ照射で不純物を
活性化することが必要である。ゲート、ソース、ドレイ
ン領域はレーザ照射とイオン照射をそれぞれ1回受ける
にすぎないため、Po1y −S i膜と基板とのはが
れの問題は生じない。比較として、膜堆fA f’A、
直ちにレーザ照射してp型不純物の活性化と膜の再結晶
化を行い1次に、イオン打込みによるn型不純物を約6
00℃で熱活性化する方法について述べる。この方法で
もPo1y −S i膜のはがれは生じないが、n型不
純物の活性化が不十分であり。
する不純物はp型であり、ドーピング濃度は約10”c
ll−3である。Po1y −S i中に不純物を導入
する場合、 Po1y −S iの結晶粒界に存在する
トラップのために、一般に、キャリア濃度はドーピング
濃度よりも小さくなる。しかし、チャネル領域では活性
化後のキャリア濃度は約10 ” cm−3で十分であ
る。このレベルのキャリア濃度は約600℃の温度の熱
活性化で達成できる。次に、ゲート電極をパターニング
後、イオン打込み法によりゲーi−,ソース、ドレイン
領域にn型不純物を約IQ200′″3導入する。この
領域は活性化後のキャリア濃度として約10”cm−3
の高い値が要求される。従って、レーザ照射で不純物を
活性化することが必要である。ゲート、ソース、ドレイ
ン領域はレーザ照射とイオン照射をそれぞれ1回受ける
にすぎないため、Po1y −S i膜と基板とのはが
れの問題は生じない。比較として、膜堆fA f’A、
直ちにレーザ照射してp型不純物の活性化と膜の再結晶
化を行い1次に、イオン打込みによるn型不純物を約6
00℃で熱活性化する方法について述べる。この方法で
もPo1y −S i膜のはがれは生じないが、n型不
純物の活性化が不十分であり。
TPT特性も不十分である。また、2回の不純物活性化
を共に熱で行う方法も考えられるが、高1農度のn型不
純物の活性化、ひいてはTPT特性が共に不十分である
ことは明白である。なお、 Po1y−3iの膜厚が1
500λ以上になると、膜厚方向に、レーザ照射の効果
が減衰して、不純物の活性化率が変化してくる。このた
め本方法は膜厚1500Å以下で特に有効である。
を共に熱で行う方法も考えられるが、高1農度のn型不
純物の活性化、ひいてはTPT特性が共に不十分である
ことは明白である。なお、 Po1y−3iの膜厚が1
500λ以上になると、膜厚方向に、レーザ照射の効果
が減衰して、不純物の活性化率が変化してくる。このた
め本方法は膜厚1500Å以下で特に有効である。
次に、TFT構造とTFT特性との関係について述べる
。多結晶シリコンT P Tのリーク電流はチャネル、
ドレイン接合領域から発生している。
。多結晶シリコンT P Tのリーク電流はチャネル、
ドレイン接合領域から発生している。
すなわち、大きな電界強度が印加される多結晶シリコン
においては、バンドギャップ中のトラップ準位を通して
電子−正孔対が生成し、電界により、それぞれのキャリ
アが逆方向に流れてリーク電流となる。接合付近では、
高濃度側(ドレイン)領域の空乏層幅が低濃度側(チャ
ネル)領域の空乏層幅より小さいため、電界がより集中
する。従って、高濃度側(ドレイン)領域の多結晶シリ
コンの粒径を大きく、トラップ密度を低くすることによ
って、リーク電流を低減できる。多結晶シリコンの粒径
の増大とトラップ密度の低減はレーザによる不純物の活
性化の際に実現できる。一方、チャネル領域で、特に空
乏層の外側の中性領域に着目すると、この領域はキャリ
アが流れる際に抵抗成分として働くため、多結晶の粒径
が小さく、トラップ密度が高いと抵抗値が上り、リーク
電流の低減に寄与する。上で述べた600℃における不
純物の熱活性化を行うと、レーザで不純物を活性化する
場合に比べ、多結晶シリコンの粒径は小さく、トラップ
密度は大となる。
においては、バンドギャップ中のトラップ準位を通して
電子−正孔対が生成し、電界により、それぞれのキャリ
アが逆方向に流れてリーク電流となる。接合付近では、
高濃度側(ドレイン)領域の空乏層幅が低濃度側(チャ
ネル)領域の空乏層幅より小さいため、電界がより集中
する。従って、高濃度側(ドレイン)領域の多結晶シリ
コンの粒径を大きく、トラップ密度を低くすることによ
って、リーク電流を低減できる。多結晶シリコンの粒径
の増大とトラップ密度の低減はレーザによる不純物の活
性化の際に実現できる。一方、チャネル領域で、特に空
乏層の外側の中性領域に着目すると、この領域はキャリ
アが流れる際に抵抗成分として働くため、多結晶の粒径
が小さく、トラップ密度が高いと抵抗値が上り、リーク
電流の低減に寄与する。上で述べた600℃における不
純物の熱活性化を行うと、レーザで不純物を活性化する
場合に比べ、多結晶シリコンの粒径は小さく、トラップ
密度は大となる。
(実施例1)
以下、本発明の一実施例を第2図により説明する。第2
図に示される構造は1次のようにして製造される。歪温
度約640℃のガラス基板l上に下地SiO2膜2を常
圧CVD法により4000人堆積する。次に、減圧CV
D法によりp型Po1y−5i膜3〜5を1500λ堆
積させる。このとき、100%5iHaガス300mQ
/+++in 。
図に示される構造は1次のようにして製造される。歪温
度約640℃のガラス基板l上に下地SiO2膜2を常
圧CVD法により4000人堆積する。次に、減圧CV
D法によりp型Po1y−5i膜3〜5を1500λ堆
積させる。このとき、100%5iHaガス300mQ
/+++in 。
100pp100ppガス15 m Q /1IIin
とする。
とする。
次に、600℃、5時間の熱処理でPo1y −S i
膜3〜5の再結晶化と膜中の不純物の活性化を行う。
膜3〜5の再結晶化と膜中の不純物の活性化を行う。
チャネル領域になる多結晶シリコンの平均粒径とキャリ
アのトラップ密度は、それぞれ200人。
アのトラップ密度は、それぞれ200人。
5 X 1019cm−8である0次に、ゲート絶縁膜
6を常圧CVD法により1000人堆積させ、続いて減
圧CVD法によりゲート電極7用の1層Po1y −8
i膜を1000入堆積させる。ホト・エッチ工程により
ゲート電極をパターニングした後、イオン打込み法によ
りP(リン)を30keVで5×10”Ql−”導入す
る。次に、常圧CVD法によりSiO2膜8を4000
Å堆積させる。続いて、波長308nmのXeCQレー
ザを用いて250mJ/−のエネルギ密度でn型不純物
(P)の活性化を行う。ソース、トレイン領域になる多
結晶シリコンの平均粒径とキャリアのトラップ密度は。
6を常圧CVD法により1000人堆積させ、続いて減
圧CVD法によりゲート電極7用の1層Po1y −8
i膜を1000入堆積させる。ホト・エッチ工程により
ゲート電極をパターニングした後、イオン打込み法によ
りP(リン)を30keVで5×10”Ql−”導入す
る。次に、常圧CVD法によりSiO2膜8を4000
Å堆積させる。続いて、波長308nmのXeCQレー
ザを用いて250mJ/−のエネルギ密度でn型不純物
(P)の活性化を行う。ソース、トレイン領域になる多
結晶シリコンの平均粒径とキャリアのトラップ密度は。
それぞれ、600A、 2 X 10L8c+a−”で
ある。次に、コンタクト用ホト・エッチ工程後、アルミ
ニウム9を6000人スパッタさせる。ホト・エッチ工
程後、透明電流(I’TO)をスパッタさせる。
ある。次に、コンタクト用ホト・エッチ工程後、アルミ
ニウム9を6000人スパッタさせる。ホト・エッチ工
程後、透明電流(I’TO)をスパッタさせる。
ホト・エッチ工程後、偏光板とカラーフィルタを備えた
他のもう一枚のガラス基板との間に液晶を封入してデイ
スプレィが完成する。なお、低濃度不純物(B)の熱活
性化は高濃度不純物(P)のレーザ活性化後に行っても
よい。
他のもう一枚のガラス基板との間に液晶を封入してデイ
スプレィが完成する。なお、低濃度不純物(B)の熱活
性化は高濃度不純物(P)のレーザ活性化後に行っても
よい。
(実施例2)
次に、本発明の他の実施例を第3図を用いて説明する。
第3図(a)に示すように、絶縁性基板となる歪温度約
640℃のガラス基板1上に、下地SiO2膜2を常圧
CVD法にて膜厚4000大となるように堆積する。つ
いで、減圧CV D ?AによりPo1y −S i膜
33を1500人の厚さに堆積させる。こののち、低濃
度不純物であるB(ボロン)イオンを打ち込むことによ
り、Po1y −S i 11933をP型の導電型と
している。そして、600℃、5時間の熱処理により、
低温度不純物(B)を熱活性化する。
640℃のガラス基板1上に、下地SiO2膜2を常圧
CVD法にて膜厚4000大となるように堆積する。つ
いで、減圧CV D ?AによりPo1y −S i膜
33を1500人の厚さに堆積させる。こののち、低濃
度不純物であるB(ボロン)イオンを打ち込むことによ
り、Po1y −S i 11933をP型の導電型と
している。そして、600℃、5時間の熱処理により、
低温度不純物(B)を熱活性化する。
次に、第3図(b)に示すように、Po1y −S i
膜33をホトエツチングにより、島切りし、島状Po1
y −S i膜34とする。次に常圧CVDによって、
ゲート絶縁膜6となるSiO2膜36を1000大の厚
さに堆積させる。続いて、減圧CVD法により、ゲート
電極7用のi型Po1y −S i膜37を1000人
の厚さに堆積させる。
膜33をホトエツチングにより、島切りし、島状Po1
y −S i膜34とする。次に常圧CVDによって、
ゲート絶縁膜6となるSiO2膜36を1000大の厚
さに堆積させる。続いて、減圧CVD法により、ゲート
電極7用のi型Po1y −S i膜37を1000人
の厚さに堆積させる。
次に、第3図(c)に示すように、ホトエツチング工程
により、ゲート電極7及びゲート絶縁膜6をパターニン
グした後、イオン打込み法によりP(リン)を30ke
Vのエネルギでドーズ量5XIOIII■−2導入する
。
により、ゲート電極7及びゲート絶縁膜6をパターニン
グした後、イオン打込み法によりP(リン)を30ke
Vのエネルギでドーズ量5XIOIII■−2導入する
。
ついで、第3図(d)に示すように、波長308nmの
X e CQレーザを用いて250 m J / al
のエネルギ密度でn型不純物(P)の活性化を行う。
X e CQレーザを用いて250 m J / al
のエネルギ密度でn型不純物(P)の活性化を行う。
実施例1では、SiO2膜を形成したのちレーザ照射し
たが1本実施例のようにSiO2膜はなくてもよい。
たが1本実施例のようにSiO2膜はなくてもよい。
この後は、実施例1と同様の工程によって、最終的に第
2図に示すような構造が得られる。
2図に示すような構造が得られる。
本発明によれば、Po1y −S i膜のはがれを起こ
さずに不純物を活性化でき、リーク電流の小さいTPT
を形成して最終的にデイスプレィの欠陥を大幅に低減で
きる。
さずに不純物を活性化でき、リーク電流の小さいTPT
を形成して最終的にデイスプレィの欠陥を大幅に低減で
きる。
第1図は本発明の一実施例の手順を示す図、第2図は本
発明の一実施例のTTF断面構造図である。第3図は本
発明の他の実施例を示す工程図である。 1・・ガラス基板、2・・・下地S i 02IIi&
、 3・・・チャネル(P型不純物)領域、4・・・ソ
ース(n型下:〉u物)領域、5・・・ドレイン(n型
不純物)領域、6・・・ゲート絶縁膜、7・・・ゲート
電極、8・・・パシベー第 1 図 第 図 第3図 ↓111↓↓I↓↓(
発明の一実施例のTTF断面構造図である。第3図は本
発明の他の実施例を示す工程図である。 1・・ガラス基板、2・・・下地S i 02IIi&
、 3・・・チャネル(P型不純物)領域、4・・・ソ
ース(n型下:〉u物)領域、5・・・ドレイン(n型
不純物)領域、6・・・ゲート絶縁膜、7・・・ゲート
電極、8・・・パシベー第 1 図 第 図 第3図 ↓111↓↓I↓↓(
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、絶縁性基板と該基板上に形成された半導体層とを有
する薄膜半導体装置の製造方法において、上記半導体層
に第1の不純物を導入して熱処理した後、上記半導体層
の所定領域に上記第1の不純物より高濃度の第2の不純
物を導入して、エネルギビームを照射することを特徴と
する薄膜半導体装置の製造方法。 2、絶縁性基板と該基板上に形成された半導体層とを有
する薄膜半導体装置において、上記半導体層は、多結晶
層であり、上記多結晶層中の第1の不純物領域の粒径が
上記多結晶層中の上記第1の不純物領域よりも高濃度の
第2の不純物領域の粒径より小さいことを特徴とした薄
膜半導体装置。 3、絶縁性基板と該基板上に形成された半導体層とを有
する薄膜半導体装置において、上記半導体層中の第1の
不純物領域のキャリアトラップ密度が上記半導体層中で
、上記第1の不純物層よりも高濃度の第2の不純物領域
のキャリアトラップ密度より高い薄膜半導体装置。 4、請求項1において、上記半導体層が多結晶シリコン
であることを特徴とする薄膜半導体装置の製造方法。 5、請求項2において、上記半導体層が多結晶シリコン
であることを特徴とする薄膜半導体装置。 6、請求項3において、上記半導体層が多結晶シリコン
であることを特徴とする薄膜半導体装置。 7、請求項1において、上記エネルギビーム照射工程以
外のプロセスの最高温度が600℃以下であることを特
徴とする薄膜半導体装置の製造方法。 8、請求項1において、上記絶縁基板としてガラスを用
いることを特徴とする薄膜半導体装置の製造方法。 9、請求項4において、上記半導体層の膜厚が1500
Å以下であることを特徴とする薄膜半導体装置の製造方
法。 10、請求項9において、上記薄膜半導体装置はゲート
絶縁膜を備えたMOS構造であることを特徴とする薄膜
半導体装置の製造方法。 11、請求項5において、上記薄膜半導体装置はゲート
絶縁膜を備えたMOS構造を有することを特徴とする薄
膜半導体装置。 12、請求項6において、上記薄膜半導体装置はゲート
絶縁膜を備えたMOS構造を有することを特徴とする薄
膜半導体装置。 13、請求項2において、上記絶縁基板と上記半導体層
との間にSiO_2膜を有することを特徴とする薄膜半
導体装置。 14、請求項11において、上記MOS構造は、コープ
レーナ型のMOS構造であることを特徴とする薄膜半導
体装置。 15、請求項1において、上記エネルギビームがレーザ
であることを特徴とする薄膜半導体装置の製造方法。 16、絶縁性基板と該基板上に形成された半導体層とを
有する薄膜半導体装置の製造方法において、上記半導体
層に第1の不純物を導入して第1の熱処理した後、上記
半導体層の所定領域に上記第1の不純物より高濃度の第
2の不純物を導入して上記第1の熱処理よりも高温短時
間である第2の熱処理を行うことを特徴とする薄膜半導
体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1166673A JPH0334434A (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | 薄膜半導体装置及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP1166673A JPH0334434A (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | 薄膜半導体装置及びその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0334434A true JPH0334434A (ja) | 1991-02-14 |
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ID=15835603
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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JP1166673A Pending JPH0334434A (ja) | 1989-06-30 | 1989-06-30 | 薄膜半導体装置及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH0334434A (ja) |
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