JPH06275648A - Method of forming thin film transistor - Google Patents
Method of forming thin film transistorInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、非単結晶半導体薄膜を
有する薄膜トランジスタ(TFT)の作製方法に関する
ものである。本発明によって作製される薄膜トランジス
タは、ガラス等の絶縁基板上、単結晶シリコン等の半導
体基板上、いずれにも形成される。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of manufacturing a thin film transistor (TFT) having a non-single crystal semiconductor thin film. The thin film transistor manufactured by the present invention is formed on either an insulating substrate such as glass or a semiconductor substrate such as single crystal silicon.
【0002】[0002]
【従来の技術】最近、絶縁基板上に、薄膜状の活性層
(活性領域ともいう)を有する絶縁ゲイト型の半導体装
置の研究がなされている。特に、薄膜状の絶縁ゲイトト
ランジスタ、いわゆる薄膜トランジスタ(TFT)が熱
心に研究されている。これらは、利用する半導体の材料
・結晶状態によって、アモルファスシリコンTFTや結
晶性シリコンTFTというように区別されている。2. Description of the Related Art Recently, research has been conducted on an insulating gate type semiconductor device having a thin film active layer (also called an active region) on an insulating substrate. In particular, thin-film insulating gate transistors, so-called thin film transistors (TFTs), have been eagerly studied. These are distinguished as an amorphous silicon TFT or a crystalline silicon TFT depending on the material / crystal state of the semiconductor used.
【0003】結晶半導体は、アモルファス半導体よりも
電界移動度が大きく、したがって、高速動作が可能であ
る。また、結晶性シリコンでは、NMOSのTFTだけ
でなく、PMOSのTFTも同様に得られるのでCMO
S回路を形成することが可能である。このため、特に最
近では結晶シリコンを使用したTFTが盛んに研究され
ている。A crystalline semiconductor has a larger electric field mobility than an amorphous semiconductor, and therefore can operate at high speed. Also, with crystalline silicon, not only NMOS TFTs but also PMOS TFTs can be obtained in the same way, so CMO
It is possible to form S circuits. Therefore, particularly recently, TFTs using crystalline silicon have been actively researched.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】これまでの実績からこ
のようなゲイト絶縁型素子を作製する上で、最も良好な
特性が得られるのはシリコンの熱酸化膜のゲイト絶縁膜
であった。しかしながら、熱酸化膜を得るには1000
℃程度の温度で処理することが必要であった。このよう
な温度では使用する基板材料が限られてしまうので、こ
のようなTFTの作製には、スパッタリングや各種化学
気相成長(CVD)法によって作製された絶縁膜が用い
られてきた。In producing such a gate insulation type element from the past results, it is the gate insulation film which is the thermal oxide film of silicon that has the best characteristics. However, to obtain a thermal oxide film, 1000
It was necessary to treat at a temperature of about ° C. Since the substrate material to be used is limited at such a temperature, an insulating film produced by sputtering or various chemical vapor deposition (CVD) methods has been used for producing such a TFT.
【0005】これらの絶縁膜の作製にはそれほどの高温
は要求されないので基板に対する制約は解消された。そ
の一方で、このような気相成長法によって作製された絶
縁皮膜は、界面準位密度が高いことやピンホール等の欠
陥が数多く存在することが問題となっていた。そして、
このような欠陥のリペア(改修)や特性の改善に関して
は、成膜後には何ら処置をすることができず、もっぱら
成膜条件の最適化によって対処しているのが現状であっ
た。Since the production of these insulating films does not require a high temperature, the restriction on the substrate has been resolved. On the other hand, the insulating film produced by such a vapor phase growth method has a problem that the interface state density is high and many defects such as pinholes are present. And
Regarding the repair (repair) of such defects and the improvement of the characteristics, no treatment can be performed after the film formation, and the current situation is that the film formation conditions are exclusively optimized.
【0006】本発明人の研究では、ゲイト絶縁膜をはさ
んで、ゲイト電極と半導体層との間に正もしくは負の電
圧を印加するとTFTの特性が著しく改善することを見
いだした。この効果を電流キュアもしくは電流アニール
と称することとする。印加する電圧に関しては、いずれ
でも電流キュア効果が生じるのではなく、例えば、Nチ
ャネル型TFT(ソース、ドレインがN型)の場合に
は、ゲイト電極に正の電圧を印加することが必要で、そ
の逆ではかえって特性が顕著に改善できなかった。Pチ
ャネル型TFT(ソース、ドレインがP型)の場合に
も、同様でゲイト電極に負の電圧を印加することが好ま
しかった。In the research conducted by the present inventor, it was found that the characteristics of the TFT are remarkably improved when a positive or negative voltage is applied between the gate electrode and the semiconductor layer across the gate insulating film. This effect will be referred to as current curing or current annealing. Regarding the applied voltage, the current cure effect does not occur in any case. For example, in the case of an N-channel TFT (source and drain are N-type), it is necessary to apply a positive voltage to the gate electrode. On the contrary, the characteristics could not be remarkably improved. Also in the case of a P-channel TFT (P-type source and drain), it is preferable to apply a negative voltage to the gate electrode in the same manner.
【0007】このような電流キュア効果は、一つには電
気化学的効果によって、酸化膜のピンホールが埋められ
ることによって生じる。すなわち、ゲイト絶縁膜の厚さ
に不均一性があると、印加された電圧によって、不均一
な部分をならすようにイオン(主として酸素イオン)が
移動する現象である。この結果、ゲイト絶縁膜のTFT
内での均一性が良くなる。Such current curing effect is caused, in part, by filling the pinholes in the oxide film due to the electrochemical effect. That is, when the thickness of the gate insulating film is non-uniform, ions (mainly oxygen ions) move by the applied voltage so as to smooth the non-uniform portion. As a result, the gate insulating film TFT
The homogeneity within is improved.
【0008】他の一つは、電流による発熱によって、実
質的に高温でのアニール処理と同じ効果がもたらされる
ことである。すなわち、固定電荷を一掃し、不対結合手
に適切なイオンおよびシリコンの不対結合手どうしを結
合させ、界面準位密度を低下させる。このようなことを
基板全体にわたっておこなうには1000℃程度の高温
が必要であるが、電流キュアにおいては基板全体として
は室温または冷却下の液体中でおこなわれる。しかしな
がら、ミクロには、特に問題となるゲイト絶縁膜の微少
な領域においては1000℃に相当するエネルギー
(0.1eV程度)の処理がおこなわれている。The other is that the heat generated by the electric current brings about the same effect as the annealing treatment at a substantially high temperature. That is, fixed charges are swept away, and appropriate ions and unpaired bonds of silicon are bonded to the unpaired bonds to reduce the interface state density. Although a high temperature of about 1000 ° C. is required to perform such a process over the entire substrate, current cure is performed at room temperature or in a liquid under cooling for the entire substrate. However, micro processing is performed with energy (about 0.1 eV) corresponding to 1000 ° C. in a very small area of the gate insulating film, which is a particular problem.
【0009】例えば、TFTのソース、ドレインを同電
位とし、これとゲイト電極の間に電圧を印加したときの
状態を図2に示す。(図2(A)〜(D))図2
(A)、(C)は図1(A)におけるA−A’断面にお
けるエネルギーバンド図を示す。また、図2(B)、
(D)は、図1(A)におけるB−B’断面のエネルギ
ーバンド図を示す。ここではソース、ドレインにはドー
ピングがされていないものとし、ゲイト電極下の活性領
域と同じく真性であるとする。図2(A)および(B)
はゲイト電極に正の、図2(C)および(D)はゲイト
電極に負の電圧を印加したものである。いずれもゲイト
電極とゲイト絶縁膜の近傍でバンドが印加電圧の影響に
よって急激に曲げられ、酸化珪素−シリコン界面のシリ
コン近傍はディープインバージョンが形成される。そし
て、電子やホール(正孔)が、図2(A)、(C)に示
すごとく、エネルギーバンドの急勾配部分で加速され、
再結合中心を介して互いに再結合する。すると、この再
結合で運動エネルギーを失い、熱エネルギーを局所的に
発生し、不対結合手どうしを再結合し、中和するのであ
る。また、図2(B)、(D)に示すごとく、半導体内
部から電子またはホールが界面を経て、ゲイト絶縁膜に
高エネルギーのまま突入する。そして、この電子やホー
ルが格子と衝突して、局所的には多大な発熱が生じるの
である。For example, FIG. 2 shows a state in which the source and drain of the TFT have the same potential and a voltage is applied between this and the gate electrode. (FIGS. 2A to 2D)
1A and 1C are energy band diagrams in the AA 'cross section in FIG. In addition, FIG.
FIG. 1D shows an energy band diagram of a BB ′ cross section in FIG. Here, it is assumed that the source and drain are not doped, and that they are as intrinsic as the active region under the gate electrode. 2 (A) and (B)
Is a positive voltage applied to the gate electrode, and FIGS. 2C and 2D are negative voltage applied to the gate electrode. In both cases, the band is sharply bent in the vicinity of the gate electrode and the gate insulating film under the influence of the applied voltage, and deep inversion is formed in the vicinity of silicon at the silicon oxide-silicon interface. Then, the electrons and holes are accelerated in the steep part of the energy band as shown in FIGS. 2 (A) and 2 (C),
Recombines with each other via recombination centers. Then, this recombination loses kinetic energy, heat energy is locally generated, and unpaired bonds are recombined and neutralized. Further, as shown in FIGS. 2B and 2D, electrons or holes rush from the inside of the semiconductor into the gate insulating film with high energy through the interface. Then, the electrons and holes collide with the lattice, and a large amount of heat is locally generated.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】さて、実験的には上記の
ような効果は明らかに確かめられるのであるが、量産的
に実行するには非常な困難があった。一つには半導体領
域とゲイト電極とにどのように電圧を印加するかという
問題であった。Although the above effects can be clearly confirmed experimentally, it was very difficult to carry out the method in mass production. One problem was how to apply a voltage to the semiconductor region and the gate electrode.
【0011】実験的にはゲイト電極と半導体領域を電線
でつなげば良いのであるが、量産的にはそのような手法
は現実的でない。この問題に関しては、本発明人は、室
温または冷却された電解溶液を使用することを考えつい
た。この溶液は局所加熱が強く生じすぎ永久破壊に至る
ことを防ぐクールシンク(冷却媒体)の作用を有する。
動作を概説すると、例えば、図1(A)のようなTFT
素子を考える。TFTは、基板1、下地絶縁膜2上に形
成され、島状半導体領域(3つの領域3a、3b、3c
からなる)とゲイト絶縁膜4、ゲイト電極5からなる。
そして、ゲイト電極5の周囲には絶縁膜6が形成されて
いる。この絶縁膜6は、電解溶液を使用する場合には極
めて重要である。この絶縁膜6は通常はゲイト電極を陽
極酸化して得られる酸化膜を用いるとよい。Although it is experimentally possible to connect the gate electrode and the semiconductor region with an electric wire, such a method is not practical for mass production. With regard to this problem, the inventor has come up with using an electrolytic solution at room temperature or cooled. This solution has the function of a cool sink (cooling medium) that prevents local heating from occurring too much and causing permanent destruction.
When the operation is outlined, for example, a TFT as shown in FIG.
Consider the element. The TFT is formed on the substrate 1 and the base insulating film 2, and has an island-shaped semiconductor region (three regions 3a, 3b, 3c).
The gate insulating film 4 and the gate electrode 5 are formed.
An insulating film 6 is formed around the gate electrode 5. This insulating film 6 is extremely important when an electrolytic solution is used. As the insulating film 6, it is usually preferable to use an oxide film obtained by anodizing the gate electrode.
【0012】図では1つのTFTしか書かれていない
が、同じ基板上にいくつものTFTが独立に存在してい
るものとする。そして、ゲイト電極に電圧を印加するこ
とによってゲイト絶縁膜の上下に電位差を生じさせて、
電流キュアをおこなうことができる。Although only one TFT is shown in the figure, it is assumed that several TFTs exist independently on the same substrate. Then, by applying a voltage to the gate electrode, a potential difference is generated above and below the gate insulating film,
Current cure can be performed.
【0013】このようなTFTの等価回路は図1(B)
に示される。すなわち、ゲイト電極の電位はVG であ
る。そして、ゲイト電極から見ると、絶縁膜6(抵抗R
1 )を通して電解溶液へ達するルートと、ゲイト電極の
下のゲイト絶縁膜4(抵抗R2)、半導体領域3(抵抗
R4 )、再びゲイト絶縁膜4(抵抗R3 )を通して電解
溶液に達するルートの2種類がある。そして、この抵抗
R1 、R2 、R3 、R4の大小によって、ゲイト電極下
のゲイト絶縁膜に印加される電圧VCGの値が変化するこ
とは明らかであろう。An equivalent circuit of such a TFT is shown in FIG.
Shown in. That is, the potential of the gate electrode is V G. When viewed from the gate electrode, the insulating film 6 (resistor R
1 ) to the electrolytic solution, the route to reach the electrolytic solution through the gate insulating film 4 (resistor R 2 ) below the gate electrode, the semiconductor region 3 (resistor R 4 ) and again the gate insulating film 4 (resistor R 3 ). There are two types. It will be apparent that the value of the voltage V CG applied to the gate insulating film below the gate electrode changes depending on the size of the resistors R 1 , R 2 , R 3 and R 4 .
【0014】例えば、陽極酸化工程を考えれば、絶縁膜
6が成長するにしたがって、R1 が大きくなり、ある程
度以上、R1 が大きくなって、R2 、R3 、R4 と対等
な大きさになると、VCGが急激に大きくなる。[0014] For example, given the anodic oxidation process, according to the insulating film 6 is grown, R 1 becomes larger to some extent above, R 1 becomes large, equal sized and R 2, R 3, R 4 Then, V CG rapidly increases.
【0015】この結果、陽極酸化の最中にも電流キュア
がおこなわれる。特に、この電流キュアはゲイト電極に
正の電圧が印加されるので、NチャネルTFTに関して
は好ましい結果をもたらす。しかし、CMOS回路(あ
るいはCTFT回路)においては、PチャネルTFTも
存在する。この陽極酸化工程では、PチャネルTFTに
は好ましくない電圧が印加されるので、陽極酸化工程後
に、PチャネルTFTだけに負の電圧によって電流キュ
アすることが必要である。しかし、この際にはNチャネ
ルTFTにも負の電圧が印加されることは好ましくな
い。As a result, current curing is performed even during anodic oxidation. In particular, this current cure has favorable results for N-channel TFTs because a positive voltage is applied to the gate electrode. However, in the CMOS circuit (or CTFT circuit), there is also a P-channel TFT. In this anodic oxidation process, an unfavorable voltage is applied to the P-channel TFT, so it is necessary to cure the current with a negative voltage only in the P-channel TFT after the anodic oxidation process. However, at this time, it is not preferable to apply a negative voltage to the N-channel TFT.
【0016】この困難を避けるためには、PチャネルT
FTとNチャネルTFTのゲイト電極を別個に設け、そ
れぞれに独立に電圧が印加されるようにすることが一般
的であろう。しかし、CTFTの回路においては、Nチ
ャネルTFTとPチャネルTFTのゲイト電極が接続さ
れるケースが頻発するので、このように別系統の電圧供
給をおこなえば、後でそれらを接続するパターンが必要
となる。To avoid this difficulty, the P channel T
It is general that the gate electrodes of the FT and the N-channel TFT are separately provided so that the voltages are independently applied to the gate electrodes. However, in the CTFT circuit, the gate electrodes of the N-channel TFT and the P-channel TFT are often connected to each other. Therefore, if a voltage of another system is supplied in this way, a pattern for connecting them later is required. Become.
【0017】本発明はこのような困難に対する回答を与
えるもので、その技術思想は、PチャネルTFTの電流
キュアの際には、NチャネルTFTを絶縁性のマスクで
覆うことによって、実効的な電圧がNチャネルTFTの
ゲイト絶縁膜に印加されないようにすることである。特
にこのマスクとしては、特別なマスクを用意するのでは
なく、PチャネルTFTのドーピングマスクを用いれ
ば、作製工程を増やすこと無く実行できる。The present invention provides an answer to such a difficulty, and its technical idea is to cover the N-channel TFT with an insulating mask during the current cure of the P-channel TFT so that an effective voltage can be obtained. Is not applied to the gate insulating film of the N-channel TFT. In particular, as this mask, a special mask is not prepared, but a doping mask of a P-channel TFT is used, which can be performed without increasing the number of manufacturing steps.
【0018】したがって、この電流キュアの前後にP型
不純物のドーピングをおこなえばよい。本発明は上記の
思想からいくつかのバリエーションが考えられる。基本
的なプロセスは、 全ゲイト電極の陽極酸化(NチャネルTFTの電流
キュア) N型不純物のドーピング(全面ドーピング) PチャネルTFTのマスク形成 PチャネルTFTの電流キュア P型不純物のドーピング という5つの基本工程の組み合わせである。ここで、最
初の工程はであり、それに続く工程を考えればよい。
以下の4つのパターンが考えられ、いずれもが実行可能
である。 (A) −> −> −> −> (B) −> −> −> −> (C) −> −> −> −> (D) −> −> −> −> Therefore, the P-type impurity may be doped before and after the current curing. Several variations of the present invention are conceivable from the above idea. The basic process consists of five basic steps: anodic oxidation of all gate electrodes (current cure of N-channel TFT) N-type impurity doping (overall doping) P-channel TFT mask formation P-channel TFT current cure P-type impurity doping It is a combination of steps. Here, the first step is, and the subsequent steps may be considered.
The following four patterns are conceivable and any of them can be executed. (A)->->->->(B)->->->->(C)->->->->(D)->->->->
【0019】なお、ゲイト電極には、陽極酸化によって
絶縁性の被膜の得られるアルミニウム、タンタル、シリ
コン、チタン、タングステン、クロム等を用いればよ
い。また、このような電解溶液は反応が均一に行なわれ
るように一定の温度に保つことが望ましい。本発明は電
解溶液を用いることを特徴とするが、電解溶液において
は冷却(=熱拡散)が容易であるので、局所的な過剰発
熱による破壊を防止することができる。The gate electrode may be made of aluminum, tantalum, silicon, titanium, tungsten, chromium or the like, which can form an insulating film by anodic oxidation. Further, it is desirable that such an electrolytic solution is kept at a constant temperature so that the reaction can be carried out uniformly. The present invention is characterized by using an electrolytic solution. However, since the electrolytic solution can be easily cooled (= thermal diffusion), it is possible to prevent destruction due to local excessive heat generation.
【0020】図4には本発明の電流キュアもしくは陽極
酸化をおこなう装置の概要を示す。電解槽7内に電解液
8を満たし、これに白金、パラジウム等の耐酸化性に優
れた電極10と基板9を浸漬する。基板の浸漬に関して
は、図4(A)のようにじかに溶液に浸漬する方法と、
図4(B)のように、基板の支持板9Aに基板9を固定
して浸漬する方法の2通りが考えられる。これらの電
極、基板から取り出された端子A、Bには正もしくは負
の電圧が印加される。以下に実施例を示し、本発明を実
施する場合の具体的な方法について説明する。FIG. 4 shows an outline of an apparatus for performing current curing or anodic oxidation according to the present invention. The electrolytic bath 7 is filled with an electrolytic solution 8, and an electrode 10 having excellent oxidation resistance such as platinum and palladium and a substrate 9 are immersed in the electrolytic solution 8. Regarding the immersion of the substrate, a method of directly immersing in the solution as shown in FIG.
As shown in FIG. 4 (B), there are two possible methods of fixing the substrate 9 on the supporting plate 9A of the substrate and immersing it. A positive or negative voltage is applied to these electrodes and terminals A and B taken out from the substrate. Examples will be shown below to describe specific methods for carrying out the present invention.
【0021】[0021]
〔実施例1〕 図3に本実施例の作製工程の断面図を示
す。本実施例はNチャネルTFTとPチャネルTFTが
同じ基板上に形成された相補型TFT(CTFT)の作
製例である。まず、基板(コーニング7059)11上
にスパッタリング法によって厚さ2000Åの酸化珪素
の下地膜12を形成した。さらに、プラズマCVD法に
よって、厚さ500〜1500Å、例えば1500Åの
真性(I型)のアモルファスシリコン膜を、さらにその
上にスパッタリング法によって厚さ200Åの酸化珪素
膜を堆積した。そして、このアモルファスシリコン膜を
窒素雰囲気中、600℃、48時間アニールして結晶化
させた。Example 1 FIG. 3 shows a cross-sectional view of the manufacturing process of this example. This embodiment is an example of manufacturing a complementary TFT (CTFT) in which an N-channel TFT and a P-channel TFT are formed on the same substrate. First, a base film 12 of silicon oxide having a thickness of 2000Å was formed on a substrate (Corning 7059) 11 by a sputtering method. Further, an intrinsic (I-type) amorphous silicon film having a thickness of 500 to 1500 Å, for example 1500 Å, was deposited by the plasma CVD method, and a silicon oxide film having a thickness of 200 Å was further deposited thereon by the sputtering method. Then, this amorphous silicon film was annealed in a nitrogen atmosphere at 600 ° C. for 48 hours to be crystallized.
【0022】結晶化工程後、シリコン膜をパターニング
して、島状シリコン領域13p(PチャネルTFT用)
と同13n(NチャネルTFT用)を形成し、さらに、
スパッタリング法によって厚さ1000Åの酸化珪素膜
14をゲイト絶縁膜として堆積した。スパッタリングに
は、ターゲットとして酸化珪素を用い、スパッタリング
時の基板温度は200〜400℃、例えば250℃、ス
パッタリング雰囲気は酸素とアルゴンで、アルゴン/酸
素=0〜0.5、例えば0.1以下とした。After the crystallization process, the silicon film is patterned to form island-shaped silicon regions 13p (for P-channel TFT).
And 13n (for N-channel TFT) are formed, and
A 1000 Å thick silicon oxide film 14 was deposited as a gate insulating film by the sputtering method. For sputtering, silicon oxide is used as a target, the substrate temperature during sputtering is 200 to 400 ° C., for example 250 ° C., the sputtering atmosphere is oxygen and argon, and argon / oxygen = 0 to 0.5, for example 0.1 or less. did.
【0023】引き続いて、スパッタリング法によって、
シリコンを0.5〜3%、例えば2%含むアルミニウム
膜を厚さ1000〜10000Å、例えば5000Å堆
積した。なお、この酸化珪素とアルミニウム膜の成膜工
程は連続的におこなうことが望ましい。そして、アルミ
ニウム膜を燐酸を主成分とする混酸によってエッチング
し、ゲイト電極15p(PチャネルTFT用)と同15
n(NチャネルTFT用)を形成した。Subsequently, by the sputtering method,
An aluminum film containing 0.5 to 3%, for example, 2% of silicon was deposited to a thickness of 1000 to 10000Å, for example 5000Å. In addition, it is desirable that the steps of forming the silicon oxide film and the aluminum film are continuously performed. Then, the aluminum film is etched with a mixed acid containing phosphoric acid as a main component to form the same film as the gate electrode 15p (for P-channel TFT).
n (for N-channel TFT) was formed.
【0024】続いて、酒石酸のエチレングリコール溶液
(1〜5%、アンモニアによって中性とする)に基板を
浸漬して、ゲイト電極に正の電圧を印加して電流を通
じ、ゲイト電極の表面に陽極酸化物(酸化アルミニウ
ム)層16p、16nを成長させた。ゲイト電極の電位
は、最初は2〜5V/分、例えば4V/分で200〜3
00V、例えば250Vまで上昇させ、そのまま2時間
一定に保った。印加する電圧の大きさによって得られる
陽極酸化物の厚さが決定された。陽極酸化物の厚さは1
000〜5000Å、特に2000〜3000Åが好ま
しかった。ここでは2500Åとした。(図3(A))Then, the substrate is immersed in an ethylene glycol solution of tartaric acid (1 to 5%, neutralized with ammonia), a positive voltage is applied to the gate electrode to pass an electric current, and the surface of the gate electrode is anodized. Oxide (aluminum oxide) layers 16p and 16n were grown. The potential of the gate electrode is initially 2 to 5 V / min, for example 4 V / min to 200 to 3 V / min.
The voltage was raised to 00 V, for example 250 V, and kept constant for 2 hours. The thickness of the anodic oxide obtained was determined by the magnitude of the applied voltage. Thickness of anodic oxide is 1
000-5000Å, especially 2000-3000Å was preferred. Here, it is set to 2500Å. (Fig. 3 (A))
【0025】続いて、プラズマドーピング法によって、
シリコン領域33nおよび33pにゲイト電極とその周
囲の陽極酸化物をマスクとして不純物(燐)を注入し
た。ドーピングガスとして、フォスフィン(PH3 )を
用い、加速電圧を60〜90kV、例えば80kVとし
た。ドーズ量は1×1015〜8×1015cm-2、例え
ば、2×1015cm-2とした。この結果、N型の不純物
領域17が形成された。図から明らかなように、この不
純物領域17とゲイト電極とは幾何学的に重ならないオ
フセット状態となっている。(図3(B))Then, by the plasma doping method,
Impurities (phosphorus) were implanted into the silicon regions 33n and 33p using the gate electrode and the surrounding anodic oxide as a mask. Phosphine (PH 3 ) was used as a doping gas, and the acceleration voltage was set to 60 to 90 kV, for example, 80 kV. The dose amount was set to 1 × 10 15 to 8 × 10 15 cm −2 , for example, 2 × 10 15 cm −2 . As a result, the N-type impurity region 17 was formed. As is clear from the figure, the impurity region 17 and the gate electrode are in an offset state where they do not geometrically overlap. (Fig. 3 (B))
【0026】次に、フォトレジストによってマスク18
を形成し、PチャネルTFTの半導体領域33pのみを
露出させた。そして、再び、酒石酸のエチレングリコー
ル溶液(1〜5%、アンモニアによって中性とする)に
基板を浸漬して、ゲイト電極に負の電圧を印加して電流
キュアをおこなった。すると、ゲイト電極が正であった
ので、矢印のごとくに電流が流れ、電流キュアがおこな
えた。ゲイト電極の電位は、最初は−4V/分で−30
〜−80V、例えば−60Vまで上昇させ、そのまま1
時間一定に保った。Next, a mask 18 is formed by photoresist.
Was formed to expose only the semiconductor region 33p of the P-channel TFT. Then, again, the substrate was immersed in an ethylene glycol solution of tartaric acid (1 to 5%, neutralized with ammonia), and a negative voltage was applied to the gate electrode to perform current curing. Then, since the gate electrode was positive, a current flowed as indicated by an arrow, and the current could be cured. The potential of the gate electrode is -30V at -4V / min at first
Raise to -80V, for example -60V, then 1
Kept constant for a time.
【0027】なお、この際にはNチャネル型TFTにお
いても、ゲイト電極には負の電圧が印加されているので
あるが、全体が絶縁性の材料で覆われているため、ゲイ
ト電極下の絶縁膜に特定の電圧が印加されるということ
はなかった。そのため、この工程ではNチャネル型には
電流キュアはおこなわれない。このことはNチャネルT
FTにとっては都合のよいことである。すなわち、Nチ
ャネルTFTにおいては、負の電圧がゲイト絶縁膜に印
加されると特性の劣化が生じるからである。(図3
(C))At this time, in the N-channel TFT as well, a negative voltage is applied to the gate electrode, but since the whole is covered with an insulating material, the insulation under the gate electrode is prevented. No specific voltage was applied to the membrane. Therefore, current curing is not performed for the N-channel type in this step. This is N channel T
This is convenient for the FT. That is, in the N-channel TFT, characteristics are deteriorated when a negative voltage is applied to the gate insulating film. (Fig. 3
(C))
【0028】続いて、プラズマドーピング法によって、
PチャネルTFTのシリコン領域13pにマスク18お
よびゲイト電極15pとその周囲の陽極酸化物16pを
マスクとして不純物(硼素)を注入した。ドーピングガ
スとして、ジボラン(B2 H6 )を用い、加速電圧を4
0〜80kV、例えば65kVとした。ドーズ量は1×
1015〜8×1015cm-2、例えば、先にドーピングさ
れた燐よりも多い5×1015cm-2とした。この結果、
P型の不純物領域19pが形成された。一方、マスク1
8で覆われたNチャネル領域にはN型の不純物領域19
nが形成された。(図3(D))Then, by the plasma doping method,
Impurities (boron) were implanted into the silicon region 13p of the P-channel TFT by using the mask 18, the gate electrode 15p and the surrounding anodic oxide 16p as a mask. Diborane (B 2 H 6 ) was used as the doping gas, and the acceleration voltage was 4
It was set to 0 to 80 kV, for example, 65 kV. 1x dose
10 15 to 8 × 10 15 cm −2 , for example, 5 × 10 15 cm −2, which is larger than that of the previously doped phosphorus. As a result,
P-type impurity region 19p is formed. On the other hand, mask 1
The N-type impurity region 19 is formed in the N-channel region covered with
n were formed. (Fig. 3 (D))
【0029】その後、レーザー光を照射し、レーザーア
ニールをおこなった。レーザーとしてはKrFエキシマ
ーレーザー(波長248nm、パルス幅20nsec)
を用いたが、その他のレーザー、例えば、XeFエキシ
マーレーザー(波長353nm)、XeClエキシマー
レーザー(波長308nm)、ArFエキシマーレーザ
ー(波長193nm)等を用いてもよい。レーザーのエ
ネルギー密度は、200〜500mJ/cm2 、例えば
250mJ/cm2 とし、1か所につき2〜10ショッ
ト、例えば2ショット照射した。レーザー照射時に、基
板を100〜450℃、例えば250℃に加熱した。こ
うして、不純物の活性化をおこなった。(図3(E))Then, laser light was irradiated to perform laser annealing. KrF excimer laser (wavelength 248 nm, pulse width 20 nsec)
However, other lasers such as XeF excimer laser (wavelength 353 nm), XeCl excimer laser (wavelength 308 nm), ArF excimer laser (wavelength 193 nm) and the like may be used. The energy density of the laser was 200 to 500 mJ / cm 2 , for example 250 mJ / cm 2, and the irradiation was performed for 2 to 10 shots, for example, 2 shots, per location. At the time of laser irradiation, the substrate was heated to 100 to 450 ° C, for example 250 ° C. In this way, the impurities were activated. (Fig. 3 (E))
【0030】続いて、厚さ6000Åの酸化珪素膜20
を層間絶縁物としてプラズマCVD法によって形成し、
これにコンタクトホールを形成して、金属材料、例え
ば、窒化チタンとアルミニウムの多層膜によってTFT
のソース領域、ドレイン領域の電極・配線21a、21
b、21c、21dを形成した。最後に、1気圧の水素
雰囲気で350℃、30分のアニールをおこなった。以
上の工程によって薄膜トランジスタが完成した。(図3
(F))Then, a silicon oxide film 20 having a thickness of 6000Å is formed.
Is formed by plasma CVD as an interlayer insulator,
A contact hole is formed in this, and the TFT is made of a metal material, for example, a multilayer film of titanium nitride and aluminum.
Source / drain region electrodes / wirings 21a, 21
b, 21c and 21d were formed. Finally, annealing was performed at 350 ° C. for 30 minutes in a hydrogen atmosphere of 1 atm. The thin film transistor was completed through the above steps. (Fig. 3
(F))
【0031】作製された薄膜トランジスタの電界効果移
動度は、ゲイト電圧10Vで70〜100cm2 /Vs
(NチャネルTFT)、50〜90cm2 /Vs(Pチ
ャネルTFT)、しきい値は2.0〜3.5V(Nチャ
ネルTFT)、−2.5〜4.0V(PチャネルTF
T)であった。また、作製された薄膜トランジスタを用
いてシフトレジスタを構成した。ドレイン電圧15Vで
11MHz、同18Vで20MHzの動作が確認され
た。The field effect mobility of the manufactured thin film transistor is 70 to 100 cm 2 / Vs at a gate voltage of 10V.
(N channel TFT), 50 to 90 cm 2 / Vs (P channel TFT), threshold value is 2.0 to 3.5 V (N channel TFT), -2.5 to 4.0 V (P channel TF)
T). In addition, a shift register was formed using the manufactured thin film transistor. It was confirmed that the drain voltage was 15 V, the operation was 11 MHz, and the drain voltage was 18 V, the operation was 20 MHz.
【0032】〔実施例2〕 図4に本実施例の作製工程
の断面図を示す。まず、基板(コーニング7059)3
1上にスパッタリング法によって厚さ2000Åの酸化
珪素の下地膜32を形成した。さらに、プラズマCVD
法によって、厚さ500〜1500Å、例えば500Å
の真性(I型)のアモルファスシリコン膜を堆積し、パ
ターニングして島状シリコン領域33p(PチャネルT
FT用)と同33n(NチャネルTFT用)を形成し
た。[Embodiment 2] FIG. 4 shows a cross-sectional view of a manufacturing process of this embodiment. First, the substrate (Corning 7059) 3
An underlayer film 32 of silicon oxide having a thickness of 2000 Å was formed on the substrate 1 by sputtering. Furthermore, plasma CVD
Depending on the method, the thickness is 500-1500Å, for example 500Å
An intrinsic (I-type) amorphous silicon film is deposited and patterned to form an island-shaped silicon region 33p (P channel T
33n (for N channel TFT) and 33n (for FT) were formed.
【0033】さらに、レーザーアニールによって、シリ
コン領域を結晶化させた。レーザーとしてはKrFエキ
シマーレーザー(波長248nm)を用い、レーザーの
エネルギー密度は、200〜500mJ/cm2 、例え
ば350mJ/cm2 とし、1か所につき2〜10ショ
ット、例えば2ショット照射した。レーザー照射時には
基板を100〜450℃、例えば350℃に加熱した。Further, the silicon region was crystallized by laser annealing. A KrF excimer laser (wavelength 248 nm) as the laser, the energy density of the laser, 200~500mJ / cm 2, for example, a 350 mJ / cm 2, 2 to 10 shots per location, for example 2 shots irradiated. At the time of laser irradiation, the substrate was heated to 100 to 450 ° C, for example 350 ° C.
【0034】さらに、テトラ・エトキシ・シラン(Si
(OC2 H5 )4 、TEOS)と酸素を原料として、プ
ラズマCVD法によって結晶シリコンTFTのゲイト絶
縁膜として、厚さ1000Åの酸化珪素34を形成し
た。原料には、上記ガスに加えて、トリクロロエチレン
(C2 HCl3 )を用いた。成膜前にチャンバーに酸素
を400SCCM流し、基板温度300℃、全圧5P
a、RFパワー150Wでプラズマを発生させ、この状
態を10分保った。その後、チャンバーに酸素300S
CCM、TEOSを15SCCM、トリクロロエチレン
を2SCCMを導入して、酸化珪素膜の成膜をおこなっ
た。基板温度、RFパワー、全圧は、それぞれ300
℃、75W、5Paであった。成膜完了後、チャンバー
に100Torrの水素を導入し、350℃で35分の
水素アニールをおこなった。Further, tetra ethoxy silane (Si
Using (OC 2 H 5 ) 4 , TEOS) and oxygen as raw materials, a 1000 Å-thick silicon oxide 34 was formed as a gate insulating film of a crystalline silicon TFT by a plasma CVD method. As the raw material, trichlorethylene (C 2 HCl 3 ) was used in addition to the above gas. Oxygen 400SCCM flow into the chamber before film formation, substrate temperature 300 ° C, total pressure 5P
a, plasma was generated with an RF power of 150 W, and this state was maintained for 10 minutes. After that, 300S oxygen is added to the chamber.
A silicon oxide film was formed by introducing 15 SCCM of CCM and TEOS and 2 SCCM of trichloroethylene. The substrate temperature, RF power, and total pressure are each 300
C., 75 W, 5 Pa. After the film formation was completed, 100 Torr of hydrogen was introduced into the chamber, and hydrogen annealing was performed at 350 ° C. for 35 minutes.
【0035】引き続いて、スパッタリング法によって、
シリコンを0.5〜3%、例えば2%含むアルミニウム
膜を厚さ1000〜10000Å、例えば5000Å堆
積した。そして、アルミニウム膜をエッチングし、ゲイ
ト電極35p(PチャネルTFT用)と同35n(Nチ
ャネルTFT用)を形成した。Subsequently, by the sputtering method,
An aluminum film containing 0.5 to 3%, for example, 2% of silicon was deposited to a thickness of 1000 to 10000Å, for example 5000Å. Then, the aluminum film was etched to form gate electrodes 35p (for P-channel TFT) and 35n (for N-channel TFT).
【0036】続いて、酒石酸のエチレングリコール溶液
(1〜5%、アンモニアによって中性とする)に基板を
浸漬して、ゲイト電極に正の電圧を印加して電流を通
じ、ゲイト電極の表面に陽極酸化物(酸化アルミニウ
ム)層36p、36nを成長させた。ゲイト電極の電位
は、最初は2〜5V/分、例えば4V/分で200〜3
00V、例えば250Vまで上昇させ、そのまま2時間
一定に保った。印加する電圧の大きさによって得られる
陽極酸化物の厚さが決定された。陽極酸化物の厚さは1
000〜5000Å、特に2000〜3000Åが好ま
しかった。ここでは2500Åとした。(図5(A))Then, the substrate was immersed in a solution of tartaric acid in ethylene glycol (1 to 5%, neutralized with ammonia), a positive voltage was applied to the gate electrode to pass an electric current, and an anode was formed on the surface of the gate electrode. Oxide (aluminum oxide) layers 36p and 36n were grown. The potential of the gate electrode is initially 2 to 5 V / min, for example 4 V / min to 200 to 3 V / min.
The voltage was raised to 00 V, for example 250 V, and kept constant for 2 hours. The thickness of the anodic oxide obtained was determined by the magnitude of the applied voltage. Thickness of anodic oxide is 1
000-5000Å, especially 2000-3000Å was preferred. Here, it is set to 2500Å. (Figure 5 (A))
【0037】続いて、プラズマドーピング法によって、
シリコン領域33nおよび33pにゲイト電極とその周
囲の陽極酸化物をマスクとして不純物(燐)を注入し
た。ドーピングガスとして、フォスフィン(PH3 )を
用い、加速電圧を60〜90kV、例えば80kVとし
た。ドーズ量は1×1015〜8×1015cm-2、例え
ば、2×1015cm-2とした。この結果、N型の不純物
領域37が形成された。(図5(B))Then, by the plasma doping method,
Impurities (phosphorus) were implanted into the silicon regions 33n and 33p using the gate electrode and the surrounding anodic oxide as a mask. Phosphine (PH 3 ) was used as a doping gas, and the acceleration voltage was set to 60 to 90 kV, for example, 80 kV. The dose amount was set to 1 × 10 15 to 8 × 10 15 cm −2 , for example, 2 × 10 15 cm −2 . As a result, the N-type impurity region 37 was formed. (Fig. 5 (B))
【0038】次に、フォトレジストによってマスク38
を形成し、PチャネルTFTの半導体領域33pのみを
露出させた。続いて、プラズマドーピング法によって、
PチャネルTFTのシリコン領域33pにマスク38お
よびゲイト電極35pとその周囲の陽極酸化物36pを
マスクとして不純物(硼素)を注入した。ドーピングガ
スとして、ジボラン(B2 H6 )を用い、加速電圧を4
0〜80kV、例えば65kVとした。ドーズ量は1×
1015〜8×1015cm-2、例えば、先にドーピングさ
れた燐よりも多い5×1015cm-2とした。この結果、
P型の不純物領域39pが形成された。一方、マスク3
8で覆われたNチャネル領域にはN型の不純物領域39
nが形成された。(図5(C))Next, a mask 38 is formed by photoresist.
Was formed to expose only the semiconductor region 33p of the P-channel TFT. Then, by the plasma doping method,
Impurities (boron) are implanted into the silicon region 33p of the P-channel TFT by using the mask 38, the gate electrode 35p and the surrounding anodic oxide 36p as a mask. Diborane (B 2 H 6 ) was used as the doping gas, and the acceleration voltage was 4
It was set to 0 to 80 kV, for example, 65 kV. 1x dose
10 15 to 8 × 10 15 cm −2 , for example, 5 × 10 15 cm −2, which is larger than that of the previously doped phosphorus. As a result,
A P-type impurity region 39p is formed. On the other hand, mask 3
In the N channel region covered with
n were formed. (Fig. 5 (C))
【0039】そして、再び、酒石酸のエチレングリコー
ル溶液(1〜5%、アンモニアによって中性とする)に
基板を浸漬して、ゲイト電極に負の電圧を印加して電流
キュアをおこなった。すると、シリコン膜中、特に、チ
ャネル形成領域(活性領域)に電流を流すことにより、
図2(A)、(B)に示したごとく、電流キュアプロセ
スを生じさせる。かくしてチャネル形成領域、特に将来
ピンチオフする部分の絶縁膜−シリコン界面の再結合中
心を中和、消滅させることができた。ゲイト電極の電位
は、最初は−4V/分で−30〜−80V、例えば−6
0Vまで上昇させ、そのまま1時間一定に保った。(図
5(D))Then, again, the substrate was immersed in an ethylene glycol solution of tartaric acid (1 to 5%, neutralized with ammonia), and a negative voltage was applied to the gate electrode to perform current curing. Then, by passing a current through the silicon film, particularly in the channel formation region (active region),
As shown in FIGS. 2A and 2B, a current cure process is performed. Thus, the recombination center at the insulating film-silicon interface in the channel forming region, particularly in the portion where pinch-off will occur in the future, could be neutralized and eliminated. The potential of the gate electrode is initially -4 V / min at -30 to -80 V, for example -6
The voltage was raised to 0 V and kept constant for 1 hour. (Figure 5 (D))
【0040】その後、レーザー光を照射し、レーザーア
ニールをおこなった。レーザーとしてはKrFエキシマ
ーレーザー(波長248nm、パルス幅20nsec)
を用い、レーザーのエネルギー密度は、200〜500
mJ/cm2 、例えば250mJ/cm2 とし、1か所
につき2〜10ショット、例えば2ショット照射した。
レーザー照射時に、基板を100〜450℃、例えば2
50℃に加熱した。こうして、不純物の活性化をおこな
った。(図5(E))Then, laser light was irradiated to perform laser annealing. KrF excimer laser (wavelength 248 nm, pulse width 20 nsec)
And the energy density of the laser is 200 to 500
mJ / cm 2, for example, a 250 mJ / cm 2, 2 to 10 shots per location, for example 2 shots irradiated.
During laser irradiation, the substrate is heated to 100 to 450 ° C., for example, 2
Heated to 50 ° C. In this way, the impurities were activated. (Fig. 5 (E))
【0041】続いて、厚さ6000Åの酸化珪素膜40
を層間絶縁物としてプラズマCVD法によって形成し、
これにコンタクトホールを形成して、金属材料、例え
ば、窒化チタンとアルミニウムの多層膜によってTFT
のソース領域、ドレイン領域の電極・配線41a、41
b、41c、41dを形成した。最後に、1気圧の水素
雰囲気で350℃、30分のアニールをおこなった。以
上の工程によって薄膜トランジスタが完成した。(図5
(F))Subsequently, a silicon oxide film 40 having a thickness of 6000Å is formed.
Is formed by plasma CVD as an interlayer insulator,
A contact hole is formed in this, and the TFT is made of a metal material, for example, a multilayer film of titanium nitride and aluminum.
41a, 41 of electrodes and wirings in the source region and the drain region of
b, 41c and 41d were formed. Finally, annealing was performed at 350 ° C. for 30 minutes in a hydrogen atmosphere of 1 atm. The thin film transistor was completed through the above steps. (Fig. 5
(F))
【0042】〔実施例3〕 図6に本実施例の作製工程
の断面図を示す。基板(コーニング7059)51上に
スパッタリング法によって厚さ2000Åの酸化珪素の
下地膜52を形成した。さらに、プラズマCVD法によ
って、厚さ500〜1500Å、例えば1500Åの真
性(I型)のアモルファスシリコン膜を、さらにその上
にスパッタリング法によって厚さ200Åの酸化珪素膜
を堆積した。そして、このアモルファスシリコン膜を窒
素雰囲気中、600℃、48時間アニールして結晶化さ
せた。[Embodiment 3] FIG. 6 shows a cross-sectional view of a manufacturing process of this embodiment. A base film 52 of silicon oxide having a thickness of 2000 Å was formed on a substrate (Corning 7059) 51 by a sputtering method. Further, an intrinsic (I-type) amorphous silicon film having a thickness of 500 to 1500 Å, for example 1500 Å, was deposited by the plasma CVD method, and a silicon oxide film having a thickness of 200 Å was further deposited thereon by the sputtering method. Then, this amorphous silicon film was annealed in a nitrogen atmosphere at 600 ° C. for 48 hours to be crystallized.
【0043】結晶化工程後、シリコン膜をパターニング
して、島状シリコン領域53p(PチャネルTFT用)
と同53n(NチャネルTFT用)を形成し、さらに、
スパッタリング法によって厚さ1000Åの酸化珪素膜
54をゲイト絶縁膜として堆積した。スパッタリングに
は、ターゲットとして酸化珪素を用い、スパッタリング
時の基板温度は200〜400℃、例えば250℃、ス
パッタリング雰囲気は酸素とアルゴンで、アルゴン/酸
素=0〜0.5、例えば0.1以下とした。After the crystallization process, the silicon film is patterned to form island-shaped silicon regions 53p (for P-channel TFT).
53n (for N-channel TFT) is formed, and
A 1000 Å thick silicon oxide film 54 was deposited as a gate insulating film by a sputtering method. For sputtering, silicon oxide is used as a target, the substrate temperature during sputtering is 200 to 400 ° C., for example 250 ° C., the sputtering atmosphere is oxygen and argon, and argon / oxygen = 0 to 0.5, for example 0.1 or less. did.
【0044】引き続いて、スパッタリング法によって、
シリコンを0.5〜3%、例えば2%含むアルミニウム
膜を厚さ1000〜10000Å、例えば5000Å堆
積した。そして、アルミニウム膜をエッチングし、ゲイ
ト電極55p(PチャネルTFT用)と同55n(Nチ
ャネルTFT用)を形成した。Subsequently, by the sputtering method,
An aluminum film containing 0.5 to 3%, for example, 2% of silicon was deposited to a thickness of 1000 to 10000Å, for example 5000Å. Then, the aluminum film was etched to form gate electrodes 55p (for P-channel TFT) and 55n (for N-channel TFT).
【0045】続いて、酒石酸のエチレングリコール溶液
(1〜5%、アンモニアによって中性とする)に基板を
浸漬して、ゲイト電極に正の電圧を印加して電流を通
じ、ゲイト電極の表面に陽極酸化物(酸化アルミニウ
ム)層56p、56nを成長させた。ゲイト電極の電位
は、最初は2〜5V/分、例えば4V/分で200〜3
00V、例えば250Vまで上昇させ、そのまま2時間
一定に保った。印加する電圧の大きさによって得られる
陽極酸化物の厚さが決定された。陽極酸化物の厚さは1
000〜5000Å、特に2000〜3000Åが好ま
しかった。ここでは2500Åとした。(図6(A))Then, the substrate was immersed in a solution of tartaric acid in ethylene glycol (1 to 5%, neutralized with ammonia), a positive voltage was applied to the gate electrode to pass an electric current, and an anode was formed on the surface of the gate electrode. Oxide (aluminum oxide) layers 56p and 56n were grown. The potential of the gate electrode is initially 2 to 5 V / min, for example 4 V / min to 200 to 3 V / min.
The voltage was raised to 00 V, for example 250 V, and kept constant for 2 hours. The thickness of the anodic oxide obtained was determined by the magnitude of the applied voltage. Thickness of anodic oxide is 1
000-5000Å, especially 2000-3000Å was preferred. Here, it is set to 2500Å. (Fig. 6 (A))
【0046】次に、フォトレジストによってマスク57
を形成し、PチャネルTFTの半導体領域53pのみを
露出させた。そして、再び、酒石酸のエチレングリコー
ル溶液(1〜5%、アンモニアによって中性とする)に
基板を浸漬して、ゲイト電極に負の電圧を印加して電流
キュアをおこなった。ゲイト電極の電位は、最初は−4
V/分で−70〜−200V、例えば−120Vまで上
昇させ、そのまま1時間一定に保った。本実施例では、
PチャネルTFTのソース、ドレインに相当する領域は
ドーピングされていないため、抵抗が高い。すなわち、
図1における抵抗R4 が大きく、その部分での電圧効果
が大きい。すなわち、ゲイト電極に印加される電圧VG
のうち、ゲイト絶縁膜に印加される電圧の比率が低下す
るので、実施例1および2の場合(これらの場合におい
ては、PチャネルTFTのソース、ドレインの領域にド
ーピングがされている)に比較して、高い電圧を印加す
る必要があった(図6(B))Next, a mask 57 is formed by photoresist.
Was formed to expose only the semiconductor region 53p of the P-channel TFT. Then, again, the substrate was immersed in an ethylene glycol solution of tartaric acid (1 to 5%, neutralized with ammonia), and a negative voltage was applied to the gate electrode to perform current curing. The potential of the gate electrode is initially -4
The voltage was increased from −70 to −200 V, for example −120 V at V / min, and kept constant for 1 hour. In this embodiment,
Since the regions corresponding to the source and drain of the P-channel TFT are not doped, the resistance is high. That is,
The resistance R 4 in FIG. 1 is large, and the voltage effect in that portion is large. That is, the voltage V G applied to the gate electrode
Among them, the ratio of the voltage applied to the gate insulating film is reduced, so that compared with the cases of Examples 1 and 2 (in these cases, the source and drain regions of the P channel TFT are doped) Then, it was necessary to apply a high voltage (FIG. 6 (B)).
【0047】続いて、プラズマドーピング法によって、
PチャネルTFTのシリコン領域53pにマスク57お
よびゲイト電極55pとその周囲の陽極酸化物56pを
マスクとして不純物(硼素)を注入した。ドーピングガ
スとして、ジボラン(B2 H6 )を用い、加速電圧を4
0〜80kV、例えば65kVとした。ドーズ量は1×
1015〜8×1015cm-2、例えば、5×1015cm-2
とした。この結果、P型の不純物領域58pが形成され
た。(図6(C))Then, by the plasma doping method,
Impurities (boron) are implanted into the silicon region 53p of the P-channel TFT using the mask 57, the gate electrode 55p and the surrounding anodic oxide 56p as a mask. Diborane (B 2 H 6 ) was used as the doping gas, and the acceleration voltage was 4
It was set to 0 to 80 kV, for example, 65 kV. 1x dose
10 15 to 8 × 10 15 cm -2 , for example, 5 × 10 15 cm -2
And As a result, a P-type impurity region 58p is formed. (Fig. 6 (C))
【0048】次にマスク57を除去して、プラズマドー
ピング法によって、シリコン領域53nおよび53pに
ゲイト電極とその周囲の陽極酸化物をマスクとして不純
物(燐)を注入した。ドーピングガスとして、フォスフ
ィン(PH3 )を用い、加速電圧を60〜90kV、例
えば80kVとした。ドーズ量は1×1015〜8×10
15cm-2、例えば、先の硼素よりも少ない2×1015c
m-2とした。この結果、N型の不純物領域58nが形成
された。一方、先に硼素の注入されたPチャネルTFT
領域では硼素の濃度が燐の濃度よりも大きいのでP型の
ままであった。(図6(D))Next, the mask 57 is removed, and impurities (phosphorus) are implanted into the silicon regions 53n and 53p by plasma doping using the gate electrode and the surrounding anodic oxide as a mask. Phosphine (PH 3 ) was used as a doping gas, and the acceleration voltage was set to 60 to 90 kV, for example, 80 kV. Dose amount is 1 × 10 15 to 8 × 10
15 cm -2 , for example, 2 × 10 15 c, which is less than the previous boron
m -2 . As a result, an N-type impurity region 58n was formed. On the other hand, a P-channel TFT in which boron is implanted first
In the region, the concentration of boron was higher than the concentration of phosphorus, so that it remained P-type. (Figure 6 (D))
【0049】その後、レーザー光を照射し、レーザーア
ニールをおこなった。レーザーとしてはKrFエキシマ
ーレーザー(波長248nm、パルス幅20nsec)
を用いた。レーザーのエネルギー密度は、200〜50
0mJ/cm2 、例えば250mJ/cm2 とし、1か
所につき2〜10ショット、例えば2ショット照射し
た。レーザー照射時に、基板を100〜450℃、例え
ば250℃に加熱した。こうして、不純物の活性化をお
こなった。(図6(E))After that, laser annealing was performed by irradiating laser light. KrF excimer laser (wavelength 248 nm, pulse width 20 nsec)
Was used. The energy density of the laser is 200-50
The irradiation was performed at 0 mJ / cm 2 , for example, 250 mJ / cm 2, and the irradiation was performed for 2 to 10 shots, for example, 2 shots at one location. At the time of laser irradiation, the substrate was heated to 100 to 450 ° C, for example 250 ° C. In this way, the impurities were activated. (Fig. 6 (E))
【0050】続いて、厚さ6000Åの酸化珪素膜59
を層間絶縁物としてプラズマCVD法によって形成し、
これにコンタクトホールを形成して、金属材料、例え
ば、窒化チタンとアルミニウムの多層膜によってTFT
のソース領域、ドレイン領域の電極・配線60a、60
b、60c、60dを形成した。最後に、1気圧の水素
雰囲気で350℃、30分のアニールをおこなった。以
上の工程によって薄膜トランジスタが完成した。(図6
(F))Then, a silicon oxide film 59 having a thickness of 6000Å is formed.
Is formed by plasma CVD as an interlayer insulator,
A contact hole is formed in this, and the TFT is made of a metal material, for example, a multilayer film of titanium nitride and aluminum.
Source / drain region electrodes / wirings 60a, 60
b, 60c and 60d were formed. Finally, annealing was performed at 350 ° C. for 30 minutes in a hydrogen atmosphere of 1 atm. The thin film transistor was completed through the above steps. (Fig. 6
(F))
【0051】[0051]
【発明の効果】本発明によって、多量のTFTに対して
量産的に電流キュアを実施することができるようになっ
た。実施例においては、本明細書中に指摘した考えられ
るプロセスの組み合わせのうち、(A)、(B)および
(D)のみを示したが、(C)も同様に実施できること
は明らかであろう。電流キュアによってTFTの特性が
向上することは先に述べた通りであるが、それがCTF
T回路の基板において工業的にも実施できることの経済
的インパクトは大きい。このように本発明は工業上有益
な発明である。According to the present invention, it has become possible to mass-produce current cure for a large number of TFTs. Of the possible process combinations pointed out herein, only (A), (B) and (D) are shown in the examples, but it will be clear that (C) can be implemented as well. . As described above, the characteristics of the TFT are improved by the current curing, but it is the CTF.
The economic impact of being industrially applicable to the substrate of the T circuit is great. Thus, the present invention is an industrially useful invention.
【図1】 本発明の概念図を示す。FIG. 1 shows a conceptual diagram of the present invention.
【図2】 電流キュアの様子を示すバンド図。FIG. 2 is a band diagram showing a state of current cure.
【図3】 実施例1の作製工程断面図を示す。3A to 3D are cross-sectional views of the manufacturing process of the first embodiment.
【図4】 電流キュアをおこなう装置の例を示す。FIG. 4 shows an example of a device for performing current curing.
【図5】 実施例2の作製工程断面図を示す。5A to 5C show sectional views of a manufacturing process of the second embodiment.
【図6】 実施例3の作製工程断面図を示す。6A to 6C are sectional views showing a manufacturing process of the third embodiment.
1・・・基板 2・・・下地絶縁膜 3a、3b、3c・・・島状シリコン領域 4・・・ゲイト絶縁膜 5・・・ゲイト電極 6・・・絶縁膜(陽極酸化物) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate 2 ... Base insulating film 3a, 3b, 3c ... Island silicon region 4 ... Gate insulating film 5 ... Gate electrode 6 ... Insulating film (anodic oxide)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 安達 広樹 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 (72)発明者 竹村 保彦 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Hiroki Adachi, 398 Hase, Atsugi City, Kanagawa Prefecture, Semi Conductor Energy Laboratory Co., Ltd. (72) Inventor, Yasuhiko Takemura, 398, Hase, Atsugi City, Kanagawa Prefecture, Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd.
Claims (6)
膜トランジスタ用の第1の島状非単結晶半導体領域と少
なくとも1つのPチャネル薄膜トランジスタ用の第2の
島状非単結晶半導体領域とを形成する第1の工程と、 前記両非単結晶半導体領域を覆う絶縁被膜と、前記絶縁
被膜上に、前記第1および第2の半導体領域をそれぞれ
横断して陽極酸化可能な材料によって形成されたゲイト
電極を形成する第2の工程と、 該基板を電解溶液中に浸漬し、前記ゲイト電極を正極と
して電流を印加することによって前記ゲイト電極の表面
に陽極酸化物を形成する第3の工程と、 前記両半導体領域にN型の導電型を示す不純物をドーピ
ングする第4の工程と、 前記第1の半導体領域の全面に絶縁性の材料によってマ
スクを形成する第5の工程と、 該基板を電解溶液中に浸漬し、前記ゲイト電極に負の電
圧を印加する第6の工程と、を有することを特徴とする
薄膜トランジスタの作製方法。1. Forming at least one first island-shaped non-single-crystal semiconductor region for N-channel thin film transistors and at least one second island-shaped non-single-crystal semiconductor region for P-channel thin film transistors on a substrate. 1), an insulating film covering both the non-single-crystal semiconductor regions, and a gate electrode formed on the insulating film by a material capable of anodizing across the first and second semiconductor regions, respectively. A second step of forming the substrate, a third step of immersing the substrate in an electrolytic solution, and applying an electric current using the gate electrode as a positive electrode to form an anodic oxide on the surface of the gate electrode; A fourth step of doping the semiconductor region with an impurity exhibiting N-type conductivity, and a fifth step of forming a mask of an insulating material on the entire surface of the first semiconductor region, A method for manufacturing a thin film transistor and having a sixth step of immersing the plate in an electrolytic solution, a negative voltage is applied to the gate electrode.
つ第6の工程前に、 P型の導電型を示す不純物を前記第2の領域にドーピン
グする工程を有することを特徴とする薄膜トランジスタ
の作製方法。2. The method according to claim 1, further comprising a step of doping an impurity having a P-type conductivity type into the second region after the fifth step and before the sixth step. Method for manufacturing thin film transistor.
グする工程を有することを特徴とする薄膜トランジスタ
の作製方法。3. The method for manufacturing a thin film transistor according to claim 1, further comprising a step of doping an impurity having a P-type conductivity into the second region after the sixth step.
膜トランジスタ用の第1の島状非単結晶半導体領域と少
なくとも1つのPチャネル薄膜トランジスタ用の第2の
島状非単結晶半導体領域とを形成する第1の工程と、 前記両非単結晶半導体領域を覆う絶縁被膜と、前記絶縁
被膜上に、前記第1および第2の半導体領域をそれぞれ
横断して陽極酸化可能な材料によって形成されたゲイト
電極を形成する第2の工程と、 該基板を電解溶液中に浸漬し、前記ゲイト電極を正極と
して電流を印加することによって前記ゲイト電極の表面
に陽極酸化物を形成する第3の工程と、 前記第1の半導体領域の全面に絶縁性の材料によってマ
スクを形成する第4の工程と、 該基板を電解溶液中に浸漬し、前記ゲイト電極に負の電
圧を印加する第5の工程と、 前記両半導体領域にN型の導電型を示す不純物をドーピ
ングする第6の工程と、を有することを特徴とする薄膜
トランジスタの作製方法。4. Forming at least one first island-shaped non-single-crystal semiconductor region for N-channel thin film transistors and at least one second island-shaped non-single-crystal semiconductor region for P-channel thin film transistors on a substrate. 1), an insulating film covering both the non-single-crystal semiconductor regions, and a gate electrode formed on the insulating film by a material capable of anodizing across the first and second semiconductor regions, respectively. A second step of forming, a third step of immersing the substrate in an electrolytic solution, and applying an electric current with the gate electrode as a positive electrode to form an anodic oxide on the surface of the gate electrode; A fourth step of forming a mask on the entire surface of the first semiconductor region with an insulating material; and a fifth step of immersing the substrate in an electrolytic solution and applying a negative voltage to the gate electrode. A method for manufacturing a thin film transistor and having a, a sixth step of doping an impurity showing N-type conductivity in the two semiconductor regions.
つ第5の工程前に、 P型の導電型を示す不純物を前記第2の領域にドーピン
グする工程を有することを特徴とする薄膜トランジスタ
の作製方法。5. The method according to claim 1, further comprising a step of doping an impurity having a P-type conductivity type into the second region after the fourth step and before the fifth step. Method for manufacturing thin film transistor.
第6の工程前に、 P型の導電型を示す不純物を前記第2の領域にドーピン
グする工程を有することを特徴とする薄膜トランジスタ
の作製方法。6. The thin film transistor according to claim 1, further comprising a step of doping an impurity having a P-type conductivity type into the second region after the fifth step and before the sixth step. Of manufacturing.
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5089119A JPH06275648A (en) | 1993-03-24 | 1993-03-24 | Method of forming thin film transistor |
US08/216,277 US5650338A (en) | 1991-08-26 | 1994-03-23 | Method for forming thin film transistor |
KR1019940006137A KR0161993B1 (en) | 1993-03-24 | 1994-03-24 | Method of forming thin film transistor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5089119A JPH06275648A (en) | 1993-03-24 | 1993-03-24 | Method of forming thin film transistor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06275648A true JPH06275648A (en) | 1994-09-30 |
Family
ID=13962009
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5089119A Pending JPH06275648A (en) | 1991-08-26 | 1993-03-24 | Method of forming thin film transistor |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH06275648A (en) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR970022464A (en) * | 1995-10-16 | 1997-05-28 | 카나이 쯔또무 | CMOS thin film semiconductor device and manufacturing method thereof |
US5736414A (en) * | 1994-07-14 | 1998-04-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing semiconductor device |
-
1993
- 1993-03-24 JP JP5089119A patent/JPH06275648A/en active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5736414A (en) * | 1994-07-14 | 1998-04-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Method for manufacturing semiconductor device |
KR970022464A (en) * | 1995-10-16 | 1997-05-28 | 카나이 쯔또무 | CMOS thin film semiconductor device and manufacturing method thereof |
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