JPH06275828A - Thin-film transistor and its manufacture - Google Patents

Thin-film transistor and its manufacture

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JPH06275828A
JPH06275828A JP5086750A JP8675093A JPH06275828A JP H06275828 A JPH06275828 A JP H06275828A JP 5086750 A JP5086750 A JP 5086750A JP 8675093 A JP8675093 A JP 8675093A JP H06275828 A JPH06275828 A JP H06275828A
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aluminum
film
silicon
gate electrode
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Kouyuu Chiyou
宏勇 張
Yasuhiko Takemura
保彦 竹村
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Abstract

PURPOSE:To provide a thin-film transistor with a metal sate having aluminum as a main constituent by constituting a gate electrode in at least double-layer multilayer structure, constituting a lower layer with a highly pure aluminum, and then constituting an upper layer with aluminum containing silicon. CONSTITUTION:An undeslying film 32 of silicon oxide is formed on a substrate 31. Further, an intrinsic (I-type) amorphous silicon film is formed and then silicon oxide film is deposited on it. Then, the amorphous silicon film is crystallized. After that, an island-shaped silicon region 33 is formed by patterning the silicon film and further silicon oxide film 34 is deposited as a gate insulation film. Then, a first aluminum film is deposited. The purity of aluminum is equal to or more than 99.9%. The film formation process of the silicon oxide and the aluminum film should be performed continuously. Then, a second aluminum film containing 0.5-3%, silicon is deposited and then the first and second aluminum films are subjected to patterning to form a gate electrode.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【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)およびその作製方法
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 thin film transistor (TFT) having a non-single crystal semiconductor thin film and a method for manufacturing the same. 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】従来、結晶シリコン半
導体において、ゲイト電極の材料としては、シート抵抗
が低いという利点からアルミニウムを用いることが研究
されている。しかし、純粋なアルミニウムでは、100
℃以上の熱処理でヒロックが発生した。このヒロック
は、チャネル長が10μm以上のデバイスではさほど、
問題ではなかったが、それ以下のデバイス、典型的には
2〜10μmのデバイスでは致命的な欠陥をもたらし
た。
Conventionally, in a crystalline silicon semiconductor, research has been conducted on the use of aluminum as the material of the gate electrode because of its advantage of low sheet resistance. However, with pure aluminum, 100
Hillocks were generated by heat treatment above ℃. This hillock is much smaller in devices with a channel length of 10 μm or more.
Although not an issue, smaller devices, typically 2-10 μm devices, caused fatal defects.

【0005】そのため、通常はアルミニウムに0.5%
以上、好ましくは2%以上のシリコンを添加してヒロッ
クの発生を抑制した材料を用いていた。このようなゲイ
ト電極の形成方法を図2に示す。基板11上に、下地絶
縁膜12を堆積し、さらに島状シリコン領域13を形成
し、これを覆って、ゲイト絶縁膜14を堆積し、連続し
て、真空蒸着法もしくはスパッタリング法によってアル
ミニウム膜15を堆積する。(図2(A))
Therefore, it is usually 0.5% in aluminum.
As described above, a material in which hillock generation is suppressed by adding 2% or more of silicon is preferably used. A method of forming such a gate electrode is shown in FIG. A base insulating film 12 is deposited on a substrate 11, an island-shaped silicon region 13 is further formed, a gate insulating film 14 is deposited to cover the island-shaped silicon region 13, and an aluminum film 15 is continuously formed by a vacuum evaporation method or a sputtering method. Deposit. (Fig. 2 (A))

【0006】そして、公知のフォトリソグラフィー法に
よってパターニングをおこない、アルミニウム15をエ
ッチングして、ゲイト電極15aを形成する。エッチン
グには量産性の観点から燐酸等の酸を用いたウェットエ
ッチングが用いられた。しかし、このようなエッチング
では、図中に16で示すような残査が観察された。これ
は、シリコンを主成分とするものであり、エッチングの
過程で、エッチングされないで残ったシリコンもしくは
アルミニウムシリサイドが凝集して生じたものであっ
た。(図2(B))
Then, patterning is performed by a known photolithography method and the aluminum 15 is etched to form a gate electrode 15a. For etching, wet etching using an acid such as phosphoric acid was used from the viewpoint of mass productivity. However, in such etching, a residue as shown by 16 in the figure was observed. This is mainly composed of silicon, and was generated by agglomeration of silicon or aluminum silicide remaining unetched during the etching process. (Fig. 2 (B))

【0007】この残査16を除去するには、フッ化水素
酸を含む酸で処理することが必要であったが、その場合
にはその下に存在するゲイト絶縁膜14(通常は酸化珪
素からなる)にダメージを与えることとなった。すなわ
ち、ゲイト絶縁膜を少なからずエッチングしてしまい、
そのために後でゲイト電極を陽極酸化するような場合に
は、ゲイト電極の陽極酸化物とゲイト絶縁膜との間に空
孔が生じて、信頼性を低下させることが生じた。したが
って、このような残査が生じないようなゲイト電極の構
成が求められていた。
In order to remove the residue 16, it was necessary to treat with an acid containing hydrofluoric acid, but in that case, the gate insulating film 14 (usually silicon oxide) existing thereunder was processed. Naru) will be damaged. That is, the gate insulating film is not a little etched,
Therefore, when the gate electrode is anodized later, vacancies are formed between the anodic oxide of the gate electrode and the gate insulating film, which lowers the reliability. Therefore, there has been a demand for a gate electrode structure that does not cause such a residue.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、ゲイト電極を
少なくとも2層の多層構造とし、下層を99.5%以上
の比較的純度の高いアルミニウムによって構成し、上層
をシリコンを0.5%以上、好ましくは2%以上含有す
るアルミニウムとすることによって解決する。このよう
な多層膜においてはエッチングが進行する途中まで、シ
リコン等の残査が凝集するが、ゲイト絶縁膜近傍では全
てのアルミニウムが溶解してしまうのでこのような残査
もゲイト絶縁膜に付着することなく除去できる。このた
め、フッ化水素酸等の処理は不要である。したがって、
ゲイト絶縁膜にはほとんど影響が生じず、特に、その後
にゲイト電極を陽極酸化する場合には効果が大であっ
た。
According to the present invention, the gate electrode has a multilayer structure of at least two layers, the lower layer is made of aluminum having a relatively high purity of 99.5% or more, and the upper layer is made of 0.5% silicon. The above problem is solved by using aluminum containing 2% or more. In such a multilayer film, the residue of silicon or the like agglomerates until the etching progresses, but since all the aluminum is dissolved in the vicinity of the gate insulating film, such a residue also adheres to the gate insulating film. Can be removed without Therefore, treatment with hydrofluoric acid or the like is unnecessary. Therefore,
The gate insulating film was hardly affected, and the effect was particularly great when the gate electrode was subsequently anodized.

【0009】また、ヒロックに対しては、好ましくはゲ
イト電極の上層のアルミニウムの厚さを下層のアルミニ
ウムの厚さの5倍以上とすることによって、実質的に問
題がないことが分かった。このため、本発明は特に10
0℃以上、好ましくは250℃以上の温度を要するプロ
セスを有する場合に有効である。
Further, it has been found that there is substantially no problem with hillocks by making the thickness of aluminum in the upper layer of the gate electrode preferably 5 times or more the thickness of aluminum in the lower layer. Therefore, the present invention is particularly
It is effective when there is a process requiring a temperature of 0 ° C or higher, preferably 250 ° C or higher.

【0010】本発明の概念図を図1に示す。基板1上に
下地絶縁膜2を堆積し、島状シリコン領域3を形成し
て、これを覆ってゲイト絶縁膜4および下層のアルミニ
ウム膜(99.5%以上)5、上層のアルミニウム膜
(0.5%以上、好ましくは2%以上のシリコンを含
む)を堆積する。(図1(A)) そして、これを公知のフォトリソグラフィー法によって
パターニングし、燐酸等の酸でエッチングして、ゲイト
電極(上層膜6aおよび下層膜5aからなる)を形成す
る。(図1(B))
A conceptual diagram of the present invention is shown in FIG. A base insulating film 2 is deposited on a substrate 1 to form an island-shaped silicon region 3, and a gate insulating film 4 and a lower aluminum film (99.5% or more) 5 and an upper aluminum film (0 0.5% or more, preferably 2% or more of silicon) is deposited. (FIG. 1A) Then, this is patterned by a known photolithography method and etched with an acid such as phosphoric acid to form a gate electrode (consisting of the upper layer film 6a and the lower layer film 5a). (Fig. 1 (B))

【0011】アルミニウムは光の反射が強いので、上層
のアルミニウム膜を形成した後、スパッタリング法、C
VD法等によってアモルファスシリコンやアモルファス
シリコンを主成分とする被膜7を反射防止膜として形成
してもよい。(図1(C)) 以下に実施例を用いて、より詳細に本発明を説明する。
Since aluminum has strong light reflection, after forming an upper aluminum film, sputtering method, C
Amorphous silicon or the coating film 7 containing amorphous silicon as a main component may be formed as an antireflection film by the VD method or the like. (FIG. 1 (C)) Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.

【0012】[0012]

【実施例】〔実施例1〕 図3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)31
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] [Embodiment 1] FIG. 3 shows a cross-sectional view of a manufacturing process of this embodiment. First, the substrate (Corning 7059) 31
An underlying film 32 of silicon oxide having a thickness of 2000 Å was formed on the upper surface by a sputtering method. Further, by the plasma CVD method, the thickness is 500 to 1500Å, for example 1500Å
Intrinsic (I-type) amorphous silicon film was further deposited thereon, and a 200 Å thick silicon oxide film was further deposited thereon by a sputtering method. Then, this amorphous silicon film was annealed in a nitrogen atmosphere at 600 ° C. for 48 hours to be crystallized.

【0013】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33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34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 step, the silicon film was patterned to form island-shaped silicon regions 33, and a 1000 Å thick silicon oxide film 34 was further 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.
.About.0.5, for example 0.1 or less.

【0014】引き続いて、スパッタリング法によって、
厚さ200〜2000Å、例えば500Åのアルミニウ
ム膜(第1のアルミニウム膜)を堆積した。アルミニウ
ムの純度は99.9%以上であった。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。引き続き、シリコンを0.5〜3%、例え
ば2%含むアルミニウム膜(第2のアルミニウム膜)を
厚さ1000〜10000Å、例えば5000Å堆積し
た。そして、第1および第2のアルミニウム膜をパター
ニングして、ゲイト電極(第1のアルミニウム35と第
2のアルミニウム36からなる)を形成した。(図3
(A))
Subsequently, by the sputtering method,
An aluminum film (first aluminum film) having a thickness of 200 to 2000Å, for example, 500Å, was deposited. The purity of aluminum was 99.9% or more. In addition, it is desirable that the steps of forming the silicon oxide film and the aluminum film are continuously performed. Subsequently, an aluminum film (second 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 first and second aluminum films were patterned to form a gate electrode (consisting of the first aluminum 35 and the second aluminum 36). (Fig. 3
(A))

【0015】続いて、酒石酸のエチレングリコール溶液
(1〜5%)に基板を浸漬して、ゲイト電極に電流を通
じ、ゲイト電極の表面に陽極酸化物(酸化アルミニウ
ム)層37を成長させた。陽極酸化物の厚さは1000
〜5000Å、特に2000〜3000Åが好ましかっ
た。ここでは2500Åとした。(図3(B))
Subsequently, the substrate was immersed in a solution of tartaric acid in ethylene glycol (1 to 5%), and a current was passed through the gate electrode to grow an anodic oxide (aluminum oxide) layer 37 on the surface of the gate electrode. The thickness of anodic oxide is 1000
~ 5000Å, especially 2000-3000Å was preferred. Here, it is set to 2500Å. (Fig. 3 (B))

【0016】そして、プラズマドーピング法によって、
シリコン領域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1×1
15〜8×1015cm-2、例えば、2×1015cm-2
した。この結果、N型の不純物領域38a、38bが形
成された。(図3(C))
Then, by the plasma doping method,
Impurities (phosphorus) were implanted into the silicon region using the gate electrode and the surrounding anodic oxide as a mask. Phosphine (PH 3 ) was used as the doping gas, and the acceleration voltage was 60
˜90 kV, for example 80 kV. Dose amount is 1 × 1
It was set to 0 15 to 8 × 10 15 cm −2 , for example, 2 × 10 15 cm −2 . As a result, N-type impurity regions 38a and 38b are formed. (Fig. 3 (C))

【0017】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(D))
After that, laser annealing was performed by irradiating laser light. 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 (D))

【0018】続いて、厚さ6000Åの酸化珪素膜39
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40a、40
b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(E))
Subsequently, a silicon oxide film 39 having a thickness of 6000Å
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 40a, 40
b was formed. Finally, in a hydrogen atmosphere at 1 atm, 350
Annealing was performed at 30 ° C. for 30 minutes. The thin film transistor was completed through the above steps. (Fig. 3 (E))

【0019】〔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)4
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42を形成した。さらに、プラズマCVD
法によって、厚さ200〜1500Å、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た。
そして、このシリコン膜をパターニングして、島状シリ
コン膜43を形成した。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/c
2 、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。
[Embodiment 2] FIG. 4 shows a cross-sectional view of a manufacturing process of this embodiment. First, the substrate (Corning 7059) 4
An underlayer film 42 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 200-1500Å, for example 500Å
Intrinsic (I-type) amorphous silicon film was deposited.
Then, this silicon film was patterned to form an island-shaped silicon film 43. Further, the silicon region was crystallized by laser annealing. As the laser, a KrF excimer laser (wavelength 248 nm) is used,
Laser energy density is 200-500 mJ / c
m 2 , for example, 350 mJ / cm 2 and 2 per location
Irradiation was performed for 10 shots, for example, 2 shots. At the time of laser irradiation, the substrate was heated to 100 to 450 ° C, for example 350 ° C.

【0020】さらに、テトラ・エトキシ・シラン(Si
(OC2 5 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44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。
Furthermore, tetra-ethoxy-silane (Si
Using (OC 2 H 5 ) 4 , TEOS) and oxygen as raw materials, a 1000 Å-thick silicon oxide 44 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.

【0021】引き続いて、スパッタリング法によって、
厚さ200〜2000Å、例えば500Åのアルミニウ
ム膜(第1のアルミニウム膜)を堆積した。アルミニウ
ムの純度は99.9%以上であった。引き続き、シリコ
ンを0.5〜3%、例えば2%含むアルミニウム膜(第
2のアルミニウム膜)を厚さ1000〜10000Å、
例えば5000Å堆積した。
Subsequently, by the sputtering method,
An aluminum film (first aluminum film) having a thickness of 200 to 2000Å, for example, 500Å, was deposited. The purity of aluminum was 99.9% or more. Subsequently, an aluminum film (second aluminum film) containing 0.5 to 3%, for example, 2% of silicon has a thickness of 1000 to 10000Å,
For example, 5000 Å was deposited.

【0022】さらに、スパッタリング法によって、反射
防止膜として、厚さ100〜2000Å、例えば200
Åのアモルファスシリコン膜を堆積した。そして、この
多層膜をパターニングして、TFTのゲイト電極45を
形成した。ゲイト電極上には反射防止膜46が残存し
た。反射防止膜が存在したため、例えば、7μm以下の
微細なパターニングも精度良く実行できた。(図4
(A))
Further, by a sputtering method, an antireflection film having a thickness of 100 to 2000Å, for example, 200
Å amorphous silicon film was deposited. Then, this multilayer film was patterned to form the gate electrode 45 of the TFT. The antireflection film 46 remained on the gate electrode. Due to the presence of the antireflection film, fine patterning of, for example, 7 μm or less could be accurately performed. (Fig. 4
(A))

【0023】次に、このゲイト電極45および反射防止
膜46の表面を陽極酸化して、表面に酸化物(酸化アル
ミニウムおよび酸化珪素)層47を形成した。陽極酸化
は、酒石酸の1〜5%エチレングリコール溶液中でおこ
なった。得られた酸化物層の厚さは2000Åであっ
た。反射防止膜46はほぼ完全に酸化された。そして、
イオン注入法によって、ゲイト電極をマスクとして不純
物(燐)を注入した。加速電圧を80kVとし、ドーズ
量は2×1015cm-2とした。この結果、N型の不純物
領域48a、48bが形成された。(図4(C))
Next, the surfaces of the gate electrode 45 and the antireflection film 46 were anodized to form an oxide (aluminum oxide and silicon oxide) layer 47 on the surface. Anodization was performed in a 1-5% ethylene glycol solution of tartaric acid. The thickness of the obtained oxide layer was 2000Å. The antireflection film 46 was almost completely oxidized. And
Impurities (phosphorus) were implanted by ion implantation using the gate electrode as a mask. The acceleration voltage was 80 kV, and the dose amount was 2 × 10 15 cm -2 . As a result, N type impurity regions 48a and 48b are formed. (Fig. 4 (C))

【0024】その後、ゲイト電極上の陽極酸化物47お
よび酸化珪素膜44(ただし、ゲイト電極の下部に存在
するものを除く)を除去した。そして、この状態でレー
ザーアニールによって不純物の活性化をおこなった。レ
ーザーとしてはKrFエキシマーレーザー(波長248
nm、パルス幅20nsec)を用いた。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4(D))
After that, the anodic oxide 47 on the gate electrode and the silicon oxide film 44 (except those existing under the gate electrode) were removed. Then, in this state, the impurities were activated by laser annealing. As a laser, a KrF excimer laser (wavelength 248
nm, pulse width 20 nsec) was 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. 4 (D))

【0025】続いて、層間絶縁物として厚さ2000Å
の酸化珪素膜49をTEOSを原料とするプラズマCV
D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
層膜によってソース、ドレイン電極・配線50a、50
bを形成した。以上の工程によって半導体回路が完成し
た。(図4(E))
Subsequently, as an interlayer insulator, the thickness is 2000 Å
CV using TEOS as the raw material for the silicon oxide film 49 of
D method is used to form contact holes in the D method, and the source / drain electrodes / wirings 50a, 50 are made of a metal material, for example, a multilayer film of titanium nitride and aluminum.
b was formed. The semiconductor circuit is completed through the above steps. (Fig. 4 (E))

【0026】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 /V
s、しきい値は2.5〜4.0V、ゲイトに−20Vの
電圧を印加したときのリーク電流は10-13 A以下であ
った。
The field effect mobility of the manufactured thin film transistor is 70 to 100 cm 2 / V at a gate voltage of 10V.
s, the threshold value was 2.5 to 4.0 V, and the leak current when a voltage of -20 V was applied to the gate was 10 -13 A or less.

【0027】[0027]

【発明の効果】本発明によって、アルミニウムを主成分
とする金属ゲイトを有するTFTを得ることができた。
本発明のゲイト電極は耐熱性に優れ、ヒロックが発生し
にくい。このため10μm以下、特に7μm以下の微細
なパターンに使用する上で多大な効果をもたらす。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, a TFT having a metal gate containing aluminum as its main component can be obtained.
The gate electrode of the present invention has excellent heat resistance and is unlikely to cause hillocks. Therefore, a great effect is brought about when it is used for a fine pattern of 10 μm or less, particularly 7 μm or less. Thus, the present invention is an industrially useful invention.

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

【図1】 本発明のTFTのゲイトの構成例を示す。FIG. 1 shows a configuration example of a gate of a TFT of the present invention.

【図2】 従来のTFTのゲイトの構成例を示す。FIG. 2 shows a configuration example of a conventional TFT gate.

【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】 実施例2の作製工程断面図を示す。4A to 4C are cross-sectional views of a manufacturing process of Example 2.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・基板 2・・・下地絶縁膜(酸化珪素) 3・・・島状シリコン領域 4・・・ゲイト絶縁膜(酸化珪素) 5・・・下層のアルミニウム膜 6・・・上層のアルミニウム膜 7・・・反射防止膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Substrate 2 ... Base insulating film (silicon oxide) 3 ... Island silicon region 4 ... Gate insulating film (silicon oxide) 5 ... Lower aluminum film 6 ... Upper aluminum Film 7 ... Antireflection film

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に形成された薄膜状の非単結晶半
導体領域と、その上に形成されたゲイト電極とを有し、
該ゲイト電極は、下層が99.5%以上の高純度のアル
ミニウムからなり、上層が0.5%以上の濃度のシリコ
ンを含有するアルミニウムからなることを特徴とする薄
膜トランジスタ。
1. A thin-film non-single-crystal semiconductor region formed on a substrate, and a gate electrode formed thereon,
The gate electrode is a thin film transistor characterized in that a lower layer is made of high-purity aluminum of 99.5% or more and an upper layer is made of aluminum containing silicon in a concentration of 0.5% or more.
【請求項2】 請求項1において、該ゲイト電極の少な
くとも側面にはゲイト電極材料の陽極酸化物を有するこ
とを特徴とする薄膜トランジスタ。
2. The thin film transistor according to claim 1, wherein at least a side surface of the gate electrode has an anodic oxide of a gate electrode material.
【請求項3】 請求項1において、ゲイト電極の上層の
アルミニウムに含有されるシリコンの濃度は2%以上で
あることを特徴とする薄膜トランジスタ。
3. The thin film transistor according to claim 1, wherein the concentration of silicon contained in aluminum in the upper layer of the gate electrode is 2% or more.
【請求項4】 請求項1において、ゲイト電極の上層の
アルミニウムの厚さは下層のアルミニウムの厚さの5倍
以上であることを特徴とする薄膜トランジスタ。
4. The thin film transistor according to claim 1, wherein the thickness of aluminum in the upper layer of the gate electrode is 5 times or more the thickness of aluminum in the lower layer.
【請求項5】 基板上に島状非単結晶半導体領域を形成
する第1の工程と、 前記非単結晶半導体領域を覆って絶縁被膜と、前記絶縁
被膜上に、99.5%以上の純度のアルミニウムからな
る第1のアルミニウム膜と、前記第1のアルミニウム膜
上に、0.5%以上のシリコンを含むアルミニウムから
なる第2のアルミニウム膜を形成する第2の工程と、 前記第1および第2のアルミニウム膜をフォトリソグラ
フィー法によってパターニングして、エッチングしてゲ
イト電極を形成する第3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。
5. A first step of forming an island-shaped non-single-crystal semiconductor region on a substrate, an insulating coating covering the non-single-crystal semiconductor region, and a purity of 99.5% or more on the insulating coating. A second aluminum film made of aluminum, and a second step of forming a second aluminum film made of aluminum containing 0.5% or more of silicon on the first aluminum film; A third step of patterning the second aluminum film by a photolithography method and etching the gate electrode to form a gate electrode.
【請求項6】 請求項5において、第2の工程の後、か
つ第3の工程の前に、 アモルファスシリコンを主成分とする膜を第2のアルミ
ニウム膜上に形成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 method according to claim 5, further comprising a step of forming a film containing amorphous silicon as a main component on the second aluminum film after the second step and before the third step. And a method for manufacturing a thin film transistor.
【請求項7】 請求項5において、第3の工程の後に、 前記ゲイト電極を陽極酸化する工程、 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。
7. The method for manufacturing a thin film transistor according to claim 5, further comprising a step of anodizing the gate electrode after the third step.
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