JPH0629279A - Electronic circuit and manufacture thereof - Google Patents

Electronic circuit and manufacture thereof

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JPH0629279A
JPH0629279A JP28235292A JP28235292A JPH0629279A JP H0629279 A JPH0629279 A JP H0629279A JP 28235292 A JP28235292 A JP 28235292A JP 28235292 A JP28235292 A JP 28235292A JP H0629279 A JPH0629279 A JP H0629279A
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gate electrode
wirings
aluminum oxide
anode
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Kouyuu Chiyou
宏勇 張
Hideki Uoji
秀貴 魚地
Hiroki Adachi
広樹 安達
Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To stabilize the manufacture of an anode aluminum oxide transistor by grading hierarchically wirings led to a gate electrode wiring according to their width and optimizing the wirings when manufacturing the anode aluminum oxide transistor. CONSTITUTION:When manufacturing an anode aluminum oxide gate transistor, there are installed a trunk wiring 13, which is the widest in size, and a branch wiring 5, which is narrower than the trunk wiring 13 and a gate electrode wiring 6, which is laid out at the end, thereby forming a circuit layout as described above. This wiring layout dramatically inhibits the difference in the development of anode oxidation produced between the gate electrode wirings 6 at the end. The adhesive properties of an anode oxide film of each of the gate electrode wirings 6 show a virtually constant value. This construction makes it possible to use a dry etching process and process the film to a fine degree and enhance yield as well.

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、半導体集積回路や液晶
表示装置等のアクティブマトリクス、あるいはその他の
電子回路およびその作製方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an active matrix such as a semiconductor integrated circuit or a liquid crystal display device, or other electronic circuit, and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】主として1980年代以降、MOS型半
導体集積回路のゲイトの材料はシリコンを中心とした材
料が使用された。これはゲイト電極と半導体チャネルと
のエネルギー差が小さいという物性的な特徴に加えて、
耐熱性があるため、ソース/ドレインを自己整合(セル
フアライン)的に形成できるからである。これとは逆
に、それまで主流であったアルミニウムのゲイトは、耐
熱性がないため、セルフアラインプロセスに適さず、配
線抵抗が低いという特徴にもかかわらず、次第に用いら
れなくなった。
2. Description of the Related Art Mainly since 1980's, a material mainly for silicon has been used as a material for a gate of a MOS type semiconductor integrated circuit. This is in addition to the physical characteristic that the energy difference between the gate electrode and the semiconductor channel is small,
This is because the source / drain can be formed in a self-aligned manner due to the heat resistance. On the contrary, the aluminum gate, which has been the mainstream until then, is not suitable for the self-alignment process due to its lack of heat resistance, and is gradually not used despite its low wiring resistance.

【0003】しかし、最近になって、レーザーアニール
技術等を用いることによって、アルミニウムゲイトであ
っても、セルフアラインプロセスが採用できることを明
らかにし、なおかつ、ゲイト電極あるいはそれに接続す
る配線(これらは、互いに明確に区別できるものではな
いので、以下では、ゲイト電極配線と総称する)の表面
に、陽極酸化法によって、耐蝕性、耐圧性に優れた酸化
アルミニウム被膜を形成することによって、配線層間の
電気的分離を確実におこなえることと、酸化アルミニウ
ムを利用して、ゲイトとソース/ドレインにオフセット
領域を形成できることを示した(特願平3−34033
6、同4−30220、同4−34194)。
Recently, however, it has been clarified that a self-alignment process can be adopted even for an aluminum gate by using a laser annealing technique or the like, and the gate electrode or a wiring connected thereto (these are mutually connected). Since it cannot be clearly distinguished, an aluminum oxide film having excellent corrosion resistance and pressure resistance is formed on the surface of the gate electrode wiring (hereinafter collectively referred to as "gate electrode wiring") by an anodic oxidation method. It was shown that the separation can be reliably performed and that the offset region can be formed in the gate and the source / drain by using aluminum oxide (Japanese Patent Application No. 3-34033).
6, ibid. 4-30220, ibid. 4-34194).

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、いくつ
かの問題点もあった。例えば、陽極酸化をおこなって
も、場所によって、その酸化膜の密着性がさまざまで、
一部には剥離してしまうことがあった。また、酸化アル
ミニウムは耐蝕性が著しく強いため、通常のウェットエ
ッチングやドライエッチングではなかなか除去できなか
った。そして、酸化アルミニウムは酸化珪素とのエッチ
ングの選択比が著しく大きく、酸化アルミニウムをエッ
チングしている間に周辺の酸化珪素等の材料まで、著し
くエッチングされてしまうことがあった。特に、複雑な
回路を構成する場合には、いくつものトランジスタのゲ
イト電極配線を1つの配線に接続して、陽極酸化をおこ
なうのであるが、そのための配線は後に除去されるべき
ものであり、その酸化アルミニウムで被覆された配線を
除去することは困難であった。また、これらのゲイト電
極配線の限られた部分にコンタクトを形成しようとした
際に、周辺の材料までもが浸食されてしまうことは回路
の作製に大きな制約となった。
[Problems to be Solved by the Invention] However, there are some problems. For example, even if anodization is performed, the adhesion of the oxide film varies depending on the location.
Part of it may peel off. Further, since aluminum oxide has extremely strong corrosion resistance, it cannot be easily removed by ordinary wet etching or dry etching. Further, aluminum oxide has a remarkably large etching selection ratio with respect to silicon oxide, and during etching of aluminum oxide, even peripheral materials such as silicon oxide may be remarkably etched. In particular, in the case of forming a complicated circuit, the gate electrode wirings of a number of transistors are connected to one wiring to perform anodic oxidation, and the wiring for that is to be removed later. It was difficult to remove the wiring covered with aluminum oxide. Further, when trying to form a contact in a limited portion of these gate electrode wirings, the surrounding material is also eroded, which is a great limitation in the fabrication of the circuit.

【0005】これに対し、例えば、特願平3−3481
30に記述されるように、レーザー光のごとき、高エネ
ルギーの電磁波をエッチング箇所に集中的に照射して、
その部分の酸化アルミニウムと下地のゲイト電極配線を
除去してしまう方法を提案した。しかしながら、このよ
うな方法では、下地のゲイト電極配線までもが除去さ
れ、あるいは相当なダメージを受け、コンタクトを形成
することはほとんど不可能であった。
On the other hand, for example, Japanese Patent Application No. 3-3481.
As described in 30, a high-energy electromagnetic wave such as a laser beam is intensively applied to the etching area,
We proposed a method to remove the aluminum oxide and the underlying gate electrode wiring in that portion. However, with such a method, even the underlying gate electrode wiring is removed or considerably damaged, and it is almost impossible to form a contact.

【0006】本発明はこのような問題点に対してなされ
たものであり、陽極酸化アルミゲイトのトランジスタを
安定して作製する作製方法、およびそれに適した回路配
置を提案せんとするものである。
The present invention has been made to solve such a problem, and proposes a manufacturing method for stably manufacturing an anodized aluminum gate transistor and a circuit arrangement suitable for the manufacturing method.

【0007】[0007]

【問題を解決するための手段】先に指摘したように、陽
極酸化アルミゲイトトランジスタの作製においては、
陽極酸化膜の剥離た密着性のばらつき、 陽極酸化
後の不要な配線の除去とコンタクトホールの形成、とい
う2つの問題点があった。このうち、に関しては、本
発明人等の研究の結果、ゲイト電極配線にいたる配線の
最適化をおこなえばよいことが明らかになった。すなわ
ち、従来は、配線の幅に関しては特に考慮されていなか
ったため、ゲイト電極配線間で電位が異なっていた。こ
れは、ゲイト電極配線にいたる電流の通路を考慮しなか
ったためである。そして、このような状況では、陽極酸
化が同じように進展しても、配線幅に占める陽極酸化膜
の厚さは線幅の細い所の方が太い所よりも早い段階で大
きくなり、結果的にその違いが密着性のばらつきをもた
らし、剥離に至ったのである。そこで、本発明は図1
(A)に示すように、ゲイト電極配線にいたる配線をそ
の幅によって階層化した。
[Means for Solving the Problem] As pointed out above, in manufacturing an anodized aluminum gate transistor,
There were two problems, that is, peeling of the anodic oxide film resulted in uneven adhesion, removal of unnecessary wiring after anodization, and formation of contact holes. As for the above, as a result of research by the present inventors, it has been clarified that the wiring including the gate electrode wiring should be optimized. That is, conventionally, since the width of the wiring is not particularly considered, the potential is different between the gate electrode wirings. This is because the current path leading to the gate electrode wiring was not taken into consideration. In such a situation, even if the anodic oxidation progresses in the same way, the thickness of the anodic oxide film occupying the wiring width becomes larger in the part where the line width is narrower than in the part where the line width is thick, resulting in The difference caused unevenness in adhesion, resulting in peeling. Therefore, the present invention is shown in FIG.
As shown in (A), the wirings up to the gate electrode wirings are hierarchized according to their width.

【0008】すなわち、電流源から延びる配線は最も幅
の広い幹線配線13とし、そこから、幹線配線よりは幅
の狭い支線配線5を設け、さらに、末端のゲイト電極配
線6というようにした。このような回路配置によって、
末端のゲイト電極配線の間での陽極酸化の進展の違いは
著しく抑えられ、各ゲイト電極配線の陽極酸化膜の密着
性をほぼ一定とすることができた。
That is, the wiring extending from the current source is the widest main wiring 13, the branch wiring 5 narrower than the main wiring is provided from there, and further the gate electrode wiring 6 is provided at the end. With such a circuit arrangement,
The difference in the progress of anodic oxidation between the terminal gate electrode wirings was significantly suppressed, and the adhesion of the anodic oxide film on each gate electrode wiring could be made almost constant.

【0009】の問題点を解決するために、本発明で
は、のちにエッチングされたり、コンタクトが形成され
る箇所を有機コーティング材料で被覆し、陽極酸化され
ないようにした。有機コーティング材料としては、例え
ばフォトニース等でよい。このような有機コーティング
材料は適切な溶媒によって簡単に除去される。特に、陽
極酸化に耐えられるだけの耐酸化性があることが望まし
い。
In order to solve the above-mentioned problem, in the present invention, a portion which is subsequently etched or a contact is formed is covered with an organic coating material so as not to be anodized. The organic coating material may be, for example, photo nice. Such organic coating materials are easily removed by a suitable solvent. In particular, it is desirable to have oxidation resistance enough to withstand anodic oxidation.

【0010】有機コーティング材料を除去した後は、金
属配線が露出されるので、そのエッチングは容易であ
り、また、コンタクトを形成するにも何ら問題がない。
特にコンタクトを形成するにあたっては、層間絶縁物を
形成した後、通常のようにコンタクトホールを形成し
て、コンタクトを設ければよい。以下に実施例を示し、
さらに本発明を説明する。
After removing the organic coating material, the metal wiring is exposed, so that the etching is easy, and there is no problem in forming the contact.
In particular, when forming a contact, after forming an interlayer insulator, a contact hole may be formed as usual to provide a contact. Examples are shown below,
The present invention will be further described.

【0011】[0011]

【実施例】〔実施例1〕 図1および図2に本実施例を
示す。図1は上面から見た様子であり、図2は本発明の
工程をわかりやすくするために工程ごとの概念的な断面
を描いたものである。したがって、図2は図1の特定の
部分の断面というわけではない。
EXAMPLE 1 Example 1 is shown in FIGS. 1 and 2. FIG. 1 is a top view, and FIG. 2 is a conceptual cross section for each step in order to make the steps of the present invention easier to understand. Therefore, FIG. 2 is not a cross-section of the particular portion of FIG.

【0012】まず、基板1としてコーニング7059ガ
ラスを使用した。そして、下地の酸化珪素膜2を厚さ1
00nmだけ、スパッタ法によって形成した。さらに、
アモルファスシリコン被膜をプラズマCVD法によって
150nmだけ形成した。これを600℃で60時間、
窒素雰囲気中でアニールし、再結晶化させた。さらに、
これをパターニングして、島状の半導体領域3を複数形
成した。
First, Corning 7059 glass was used as the substrate 1. Then, the underlying silicon oxide film 2 is formed to a thickness of 1
Only the thickness of 00 nm was formed by the sputtering method. further,
An amorphous silicon film was formed by plasma CVD to a thickness of 150 nm. This at 600 ℃ for 60 hours,
It was annealed in a nitrogen atmosphere and recrystallized. further,
This was patterned to form a plurality of island-shaped semiconductor regions 3.

【0013】さらに、酸化珪素をターゲットとする酸素
雰囲気中でのスパッタ法によって、ゲイト酸化膜4を厚
さ115nmだけ堆積し、次に、電子ビーム蒸着によっ
てアルミニウム被膜(厚さ500nm)を形成して、こ
れをパターニングし、第1の配線5、第2の配線13お
よびゲイト電極配線6を形成した。ここで、第1の配線
は本発明でいう支線配線であり、第2の配線は幹線配線
である。これらの配線の幅は、第1の配線は4μm、第
2の配線は10μmとした。このようにして、薄膜トラ
ンジスタ(TFT)の外形を整えた。このときのTFT
のチャネルの大きさは、長さを2μm、幅を12μmと
した。
Further, a gate oxide film 4 having a thickness of 115 nm is deposited by a sputtering method in an oxygen atmosphere targeting silicon oxide, and then an aluminum film (thickness 500 nm) is formed by electron beam evaporation. Then, this was patterned to form the first wiring 5, the second wiring 13, and the gate electrode wiring 6. Here, the first wiring is the branch wiring referred to in the present invention, and the second wiring is the trunk wiring. The width of these wirings was 4 μm for the first wiring and 10 μm for the second wiring. In this way, the outer shape of the thin film transistor (TFT) was adjusted. TFT at this time
The channel has a length of 2 μm and a width of 12 μm.

【0014】また、この配線のパターニングには5wt
%の硝酸と燐酸の混合したものを用いた。例えばエッチ
ングの温度を40℃としてときは配線(アルミニウム)
のエッチングレートは225nm/分であった。ここま
での様子は図1(A)および図2(A)に示される。
Further, 5 wt% is used for patterning this wiring.
% A mixture of nitric acid and phosphoric acid was used. For example, when the etching temperature is 40 ° C, wiring (aluminum)
The etching rate was 225 nm / min. The state so far is shown in FIG. 1 (A) and FIG. 2 (A).

【0015】さらに、フォトニース(東レUR380
0)をスピンコータによって、塗布した。回転数は25
00rpmであった。そして、このフォトニースをパタ
ーニングした。この場合には、第1の配線5と第2の配
線13の全面に残存させた。そして、上記配線13、
5、6に電気を通じ、陽極酸化法によって、フォトニー
スの塗布されていないゲイト電極配線の周囲(上面およ
び側面)に酸化アルミニウムの被膜8を形成した。陽極
酸化は、3%の酒石酸のエチレングリコール溶液を5%
アンモニアで中和して、pHを7.0±0.2とした溶
液を使用しておこなった。まず、溶液中に陰極として白
金を浸し、さらにTFTを基板ごと浸して、第2の配線
13を電源の陽極に接続した。温度は25±2℃に保っ
た。
Furthermore, Photo Nice (Toray UR380
0) was applied by a spin coater. Rotation speed is 25
It was 00 rpm. Then, this photo nice was patterned. In this case, the first wiring 5 and the second wiring 13 are left on the entire surface. Then, the wiring 13,
An aluminum oxide film 8 was formed on the periphery (top surface and side surface) of the gate electrode wiring not coated with photonice by applying an anodic oxidation method with electricity supplied to 5 and 6. Anodic oxidation is performed by adding 3% tartaric acid in ethylene glycol to 5%.
It was carried out using a solution neutralized with ammonia to a pH of 7.0 ± 0.2. First, platinum was immersed in a solution as a cathode, and further the TFT was immersed together with the substrate to connect the second wiring 13 to the anode of the power supply. The temperature was kept at 25 ± 2 ° C.

【0016】この状態で、最初、0.1〜0.5mA/
cm2 の電流を流し、電圧が250Vに達したら、電圧
を一定に保ったまま通電し、電流が0.005mA/c
2になったところで電流を止め、陽極酸化を終了させ
た。このようにして得られた陽極酸化膜の厚さは320
nmであった。ここまでで得られた回路の状態を図1
(B)および図2(B)に示す。
In this state, first, 0.1 to 0.5 mA /
When a voltage of 250 V is applied with a current of 2 cm 2 , the current is 0.005 mA / c while keeping the voltage constant.
When the current reached m 2 , the current was stopped and the anodic oxidation was completed. The thickness of the anodized film thus obtained is 320
was nm. Figure 1 shows the state of the circuit obtained up to this point.
It shows in (B) and FIG. 2 (B).

【0017】次に、イオン注入法によって、半導体領域
3にN型の不純物領域(ソース/ドレイン)9aあるい
はP型の不純物領域9bを形成した。N型のドーパント
としてはリンイオンを使用し、イオンエネルギーは70
〜100keV、リンの濃度は1〜5×1013cm-2
した。また、P型のドーパントとしては、BF3 + を使
用した。ドーズ量、加速エネルギーはリンのドーピング
と同じ条件とした。このイオン注入によって、ソース、
ドレイン領域9はゲイト電極とかさならない部分(オフ
セット領域)が酸化アルミニウムの厚さ(約300n
m)だけ形成されたものと推定される。
Next, an N type impurity region (source / drain) 9a or a P type impurity region 9b was formed in the semiconductor region 3 by ion implantation. Phosphorus ions are used as the N-type dopant, and the ion energy is 70.
˜100 keV, and the phosphorus concentration was 1˜5 × 10 13 cm −2 . BF 3 + was used as the P-type dopant. The dose amount and the acceleration energy were the same as those for phosphorus doping. With this ion implantation, the source,
The drain region 9 has a portion (offset region) not overlapping the gate electrode with a thickness of aluminum oxide (about 300 n).
It is estimated that only m) are formed.

【0018】次いでフォトニースを除去して、レーザー
アニールをおこなった。レーザーはKrFエキシマーレ
ーザーを用い、例えば350mJ/cm2 のパワー密度
のレーザーパルスを50ショット照射した。このレーザ
ーアニールによって、イオン注入でアモルファス化した
部分の再結晶化がなされた。ここまでで得られた回路の
状態を図1(C)および図2(C)に示す。
Next, the photonice was removed and laser annealing was performed. The laser used was a KrF excimer laser, and a laser pulse with a power density of 350 mJ / cm 2 was irradiated for 50 shots. By this laser annealing, the portion which was made amorphous by ion implantation was recrystallized. The state of the circuit thus obtained is shown in FIGS. 1C and 2C.

【0019】次に、図1(D)に示すように選択的に第
1の配線の一部および第2の配線の全部を除去して、C
MOSゲイトアレーを多数形成した。第1の配線の一部
は、5aで示すように残存させた。その後、図2(D)
に示すように、酸化珪素のスパッタ成膜によって層間絶
縁物10を形成し、公知のフォトリソグラフィー技術に
よって、半導体領域3上にコンタクトホール11a、1
1bを形成し、また、同時に第1の配線5a上にもコン
タクトホール12を形成した。もちろん、必ずしも同時
に形成されなければならないのではなく、必要に応じ
て、これらのコンタクトホールは独立に形成してもよ
い。その後、金属被膜を選択的に形成すれば、半導体回
路が完成する。
Next, as shown in FIG. 1D, part of the first wiring and all of the second wiring are selectively removed, and C
A large number of MOS gate arrays were formed. Part of the first wiring was left as shown by 5a. After that, FIG. 2 (D)
As shown in FIG. 3, the interlayer insulator 10 is formed by sputter deposition of silicon oxide, and the contact holes 11a, 1 are formed on the semiconductor region 3 by a known photolithography technique.
1b was formed, and at the same time, the contact hole 12 was formed on the first wiring 5a. Of course, the contact holes do not necessarily have to be formed at the same time, and these contact holes may be formed independently as required. Then, a metal film is selectively formed to complete the semiconductor circuit.

【0020】〔実施例2〕 図3に本実施例を示す。な
お、上面から見た配線パターンは図1と実質的に同一で
ある。
[Second Embodiment] FIG. 3 shows the present embodiment. The wiring pattern seen from the upper surface is substantially the same as that of FIG.

【0021】まず、基板21としてコーニング7059
ガラスを使用した。そして、下地の酸化珪素膜22を厚
さ100nmだけ、スパッタ法によって形成した。さら
に、アモルファスシリコン被膜をLPCVD法によって
50nmだけ形成した。これにパルスレーザーを照射し
て、結晶化させた。レーザーとしては、例えば、KrF
エキシマーレーザーを用いた。エネルギー密度は150
〜350mJ/cm2、好ましくは250〜300mJ
/cm2 が適当であった。さらに、これをパターニング
して、島状の半導体領域23を複数形成した。
First, Corning 7059 is used as the substrate 21.
Glass was used. Then, the underlying silicon oxide film 22 was formed to a thickness of 100 nm by the sputtering method. Further, an amorphous silicon film was formed by LPCVD to a thickness of 50 nm. This was irradiated with a pulsed laser to crystallize. As the laser, for example, KrF
An excimer laser was used. Energy density is 150
~ 350 mJ / cm 2 , preferably 250-300 mJ
/ Cm 2 was suitable. Further, this was patterned to form a plurality of island-shaped semiconductor regions 23.

【0022】さらに、酸化珪素をターゲットとする酸素
雰囲気中でのスパッタ法によって、ゲイト酸化膜24を
厚さ115nmだけ堆積し、次に、電子ビーム蒸着によ
ってアルミニウム被膜(厚さ500nm)を形成して、
これをパターニングし、第1の配線25およびゲイト電
極配線26を形成した。このようにして、薄膜トランジ
スタ(TFT)の外形を整えた。このときのTFTのチ
ャネルの大きさは、長さを2μm、幅を12μmとし
た。
Further, a gate oxide film 24 having a thickness of 115 nm is deposited by a sputtering method in an oxygen atmosphere targeting silicon oxide, and then an aluminum film (thickness 500 nm) is formed by electron beam evaporation. ,
This was patterned to form a first wiring 25 and a gate electrode wiring 26. In this way, the outer shape of the thin film transistor (TFT) was adjusted. At this time, the channel size of the TFT was 2 μm in length and 12 μm in width.

【0023】また、この配線のパターニングには5wt
%の硝酸と燐酸の混合したものを用いた。例えばエッチ
ングの温度を40℃としてときは配線(アルミニウム)
のエッチングレートは225nm/分であった。ここま
での様子は図3(A)に示される。
Also, 5 wt% is used for patterning this wiring.
% A mixture of nitric acid and phosphoric acid was used. For example, when the etching temperature is 40 ° C, wiring (aluminum)
The etching rate was 225 nm / min. The state up to this point is shown in FIG.

【0024】さらに、フォトニース(東レUR380
0)をスピンコータによって、塗布した。回転数は25
00rpmであった。そして、このフォトニースをパタ
ーニングし、図3(B)に示すように、配線25上にの
み残存させた。そして、上記配線25、26に電気を通
じ、陽極酸化法によって、フォトニースの塗布されてい
ないゲイト電極配線の周囲(上面および側面)に酸化ア
ルミニウムの被膜28を形成した。陽極酸化は、3%の
酒石酸のエチレングリコール溶液を5%アンモニアで中
和して、pHを7.0±0.2とした溶液を使用してお
こなった。まず、溶液中に陰極として白金を浸し、さら
にTFTを基板ごと浸して、配線を電源の陽極に接続し
た。温度は25±2℃に保った。
Furthermore, Photo Nice (Toray UR380
0) was applied by a spin coater. Rotation speed is 25
It was 00 rpm. Then, this photo nice was patterned and left only on the wiring 25, as shown in FIG. Then, electricity is applied to the wirings 25 and 26, and an aluminum oxide coating film 28 is formed around the gate electrode wiring not coated with photonice (upper surface and side surface) by anodic oxidation. The anodization was performed using a solution in which a 3% ethylene glycol solution of tartaric acid was neutralized with 5% ammonia to a pH of 7.0 ± 0.2. First, platinum was immersed in the solution as a cathode, and further the TFT was immersed together with the substrate, and the wiring was connected to the anode of the power supply. The temperature was kept at 25 ± 2 ° C.

【0025】この状態で、最初、0.1〜0.5mA/
cm2 の電流を流し、電圧が250Vに達したら、電圧
を一定に保ったまま通電し、電流が0.005mA/c
2になったところで電流を止め、陽極酸化を終了させ
た。このようにして得られた陽極酸化膜の厚さは320
nmであった。ここまでで得られた回路の状態を図3
(B)に示す。
In this state, first, 0.1 to 0.5 mA /
When a voltage of 250 V is applied with a current of 2 cm 2 , the current is 0.005 mA / c while keeping the voltage constant.
When the current reached m 2 , the current was stopped and the anodic oxidation was completed. The thickness of the anodized film thus obtained is 320
was nm. Figure 3 shows the state of the circuit obtained up to this point.
It shows in (B).

【0026】次に、イオン注入法によって、半導体領域
23にN型の不純物領域(ソース/ドレイン)29aあ
るいはP型の不純物領域29bを形成した。N型のドー
パントとしてはリンイオンを使用し、イオンエネルギー
は70〜100keV、リンの濃度は1〜5×1013
-2とした。また、P型のドーパントとしては、BF3
+ を使用した。ドーズ量、加速エネルギーはリンのドー
ピングと同じ条件とした。このイオン注入によって、ソ
ース、ドレイン領域29はゲイト電極とかさならない部
分(オフセット領域)が酸化アルミニウムの厚さ(約3
00nm)だけ形成されたものと推定される。この工程
は、イオンを質量分離できない、プラズマドーピング
(イオンドーピングともいう)によっておこなってもよ
いし、他の適切なドーピング方法でおこなってもよい。
Next, an N type impurity region (source / drain) 29a or a P type impurity region 29b is formed in the semiconductor region 23 by ion implantation. Phosphorus ions are used as the N-type dopant, the ion energy is 70 to 100 keV, and the phosphorus concentration is 1 to 5 × 10 13 c.
m -2 . Further, as a P-type dopant, BF 3
I used + . The dose amount and the acceleration energy were the same as those for phosphorus doping. By this ion implantation, in the source / drain region 29, a portion (offset region) that does not cover the gate electrode has a thickness of aluminum oxide (about 3 mm).
It is presumed that only (00 nm) was formed. This step may be performed by plasma doping (also referred to as ion doping) that does not allow mass separation of ions, or may be performed by another appropriate doping method.

【0027】次いでフォトニースを除去して、レーザー
アニールをおこなった。この際には実施例1とは異なっ
て、基板の裏面からレーザーを照射した(図3(C)参
照)。レーザーはXeClエキシマーレーザー(波長3
08nm)もしくはXeFエキシマーレーザー(波長3
50nm)を用いた。ここで、レーザーを選択するにあ
たっては、基板(ここではコーニング7059)の光透
過性を考慮しなければならない。石英であればKrFレ
ーザー(波長248nm)でもよかった。本実施例で
は、図3(C)のように裏面からレーザーを照射し、例
えば350mJ/cm2 のパワー密度のレーザーパルス
を10ショット照射した。このレーザーアニールによっ
て、イオン注入でアモルファス化した部分の再結晶化が
なされた。
Next, the photonice was removed and laser annealing was performed. At this time, unlike Example 1, laser irradiation was performed from the back surface of the substrate (see FIG. 3C). The laser is a XeCl excimer laser (wavelength 3
08nm) or XeF excimer laser (wavelength 3
50 nm) was used. Here, in selecting the laser, the light transmittance of the substrate (here, Corning 7059) must be taken into consideration. If it is quartz, a KrF laser (wavelength 248 nm) may be used. In this example, laser irradiation was performed from the back surface as shown in FIG. 3C, for example, 10 shots of laser pulse having a power density of 350 mJ / cm 2 . By this laser annealing, the portion which was made amorphous by ion implantation was recrystallized.

【0028】この方法は不純物領域の活性化をレーザー
アニールによっておこなうという点では実施例1と同じ
であるが、2回目のレーザーアニールを基板の裏面から
おこなうということによって、不純物領域とチャネル形
成領域の連続的な接続の形成を目的とする。不連続な境
界による欠陥については後述する。しかしながら、裏面
だけから、レーザー照射をおこなった場合には、シリコ
ン層の基板側のみがよく結晶化されて、不純物領域の全
域にゆきわたらない場合がある。より確実に結晶化をお
こなうには、両面からレーザー照射をおこなえばよい。
This method is the same as the first embodiment in that the impurity region is activated by laser annealing, but the second laser annealing is performed from the back surface of the substrate, so that the impurity region and the channel forming region are formed. The purpose is to form a continuous connection. Defects due to discontinuous boundaries will be described later. However, when the laser irradiation is performed from only the back surface, only the substrate side of the silicon layer is often crystallized and may not reach the entire impurity region. For more reliable crystallization, laser irradiation may be performed from both sides.

【0029】また、実施例1のように上面からレーザー
を照射した場合には、陽極酸化されていない領域と陽極
酸化された領域の界面で熱膨張率の違いから配線が剥離
する現象が観測されたが、裏面にはそのような違いがな
いので、裏面からの照射では配線の剥離が抑制された。
Further, when the laser is irradiated from the upper surface as in Example 1, a phenomenon in which the wiring is separated due to the difference in the coefficient of thermal expansion is observed at the interface between the non-anodized region and the anodized region. However, since there is no such difference on the back surface, peeling of the wiring was suppressed by irradiation from the back surface.

【0030】その後、配線25の一部を除去し、また、
図3(D)に示すように、酸化珪素のスパッタ成膜によ
って層間絶縁物30を形成し、公知のフォトリソグラフ
ィー技術によって、半導体領域23上にコンタクトホー
ル31a、31bを形成し、また、同時に配線25a上
にもコンタクトホール32を形成した。もちろん、必ず
しも同時に形成されなければならないのではなく、必要
に応じて、これらのコンタクトホールは独立に形成して
もよい。その後、金属被膜を選択的に形成すれば、半導
体回路が完成する。
After that, a part of the wiring 25 is removed, and
As shown in FIG. 3D, an inter-layer insulator 30 is formed by sputter deposition of silicon oxide, contact holes 31a and 31b are formed on the semiconductor region 23 by a known photolithography technique, and wiring is simultaneously formed. A contact hole 32 was also formed on 25a. Of course, the contact holes do not necessarily have to be formed at the same time, and these contact holes may be formed independently as required. Then, a metal film is selectively formed to complete the semiconductor circuit.

【0031】得られた素子(NMOS)の特性の例を図
4に示す。図4(A)は、不純物領域の活性化のレーザ
ー照射を、上面からおこなった場合の素子特性である
が、初期特性(図中にてaで示す)は良好であるが、ゲ
イトに25〜30Vのパルスを連続的に印加すると、b
で示すように劣化してしまった。これは、不純物領域と
チャネル形成領域の界面が不連続的で接合が弱く、長時
間の電圧印加によってダングリングボンドをターミネイ
トしていた水素等が離脱したためと考えられる。
An example of the characteristics of the obtained element (NMOS) is shown in FIG. FIG. 4A shows the element characteristics when the laser irradiation for activating the impurity regions is performed from the upper surface. The initial characteristics (shown by a in the figure) are good, but the gate characteristics are When a 30V pulse is continuously applied, b
It has deteriorated as shown in. It is considered that this is because the interface between the impurity region and the channel formation region is discontinuous and the junction is weak, and hydrogen or the like terminating the dangling bond is released by long-term voltage application.

【0032】一方、レーザー照射を裏面からおこなった
場合には、初期特性(図中にcで示す)も100時間後
の特性(図中にdで示す)も変化がなかった。このよう
に裏面からレーザー照射することの効果が確かめられ
た。
On the other hand, when the laser irradiation was performed from the back surface, there was no change in the initial characteristics (indicated by c in the figure) and after 100 hours (indicated by d in the figure). Thus, the effect of laser irradiation from the back surface was confirmed.

【0033】[0033]

【発明の効果】以上のように、本発明によって、陽極酸
化アルミゲイトトランジスタの配線パターニングを従来
のトランジスタの場合と同じ程度に容易におこなえるよ
うになった。特に、本発明は微細加工に有利であると考
えられる。というのは、酸化アルミニウムは、レーザー
エッチング等の特殊な方法以外の通常のドライエッチン
グプロセスでは除去できなかったので、主としてウェッ
トエッチングによっておこなっていた。しかしながら、
ウェットエッチングでは微細加工が困難であったので、
作製される素子も集積度の低いものであった。本発明に
よって、ドライエッチングプロセスが使用できるように
なり、微細加工が可能となり、また、歩留りを向上させ
ることができた。
As described above, according to the present invention, the wiring patterning of the anodized aluminum gate transistor can be easily performed to the same extent as in the case of the conventional transistor. In particular, the present invention is considered to be advantageous for microfabrication. Because aluminum oxide could not be removed by a normal dry etching process other than a special method such as laser etching, it was mainly performed by wet etching. However,
Since fine processing was difficult with wet etching,
The produced device also had a low degree of integration. According to the present invention, a dry etching process can be used, fine processing is possible, and the yield can be improved.

【0034】本発明中、実施例では絶縁基板上のトラン
ジスタについて記述した。これは、例えば液晶表示装置
のアクティブマトリクス等に利用されるのであるが、こ
のことは、何も本発明を、半導体基板上のトランジス
タ、すなわち、通常の半導体集積回路の作製に利用でき
ないことを主張するものではない。むしろ、本発明によ
って半導体基板上にレーザーアニールプロセスを利用し
て、低温で半導体集積回路を作製すれば、その素子の特
性は従来のシリコンゲイトのものよりも優れたものとな
る。また、半導体基板上の絶縁層上にTFTを形成する
際にも本発明は有効である。このように、本発明は広く
半導体回路の作製に必要な基盤技術であり、その工業的
価値は大である。
In the embodiments of the present invention, the transistor on the insulating substrate is described. This is used, for example, in an active matrix of a liquid crystal display device, which claims that the present invention cannot be used for manufacturing a transistor on a semiconductor substrate, that is, a normal semiconductor integrated circuit. Not something to do. Rather, if a semiconductor integrated circuit is manufactured at a low temperature on a semiconductor substrate by using a laser annealing process according to the present invention, the characteristics of the device will be superior to those of a conventional silicon gate. The present invention is also effective when forming a TFT on an insulating layer on a semiconductor substrate. As described above, the present invention is a basic technology widely required for manufacturing semiconductor circuits, and its industrial value is great.

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

【図1】 本発明の半導体回路の作製工程を示す。(上
面図)
FIG. 1 shows a manufacturing process of a semiconductor circuit of the present invention. (Top view)

【図2】 本発明の半導体回路の作製工程を示す。(断
面図)
2A to 2D show steps of manufacturing a semiconductor circuit of the present invention. (Cross section)

【図3】 本発明の半導体回路の作製工程を示す。(断
面図)
FIG. 3 shows a manufacturing process of a semiconductor circuit of the present invention. (Cross section)

【図4】 実施例で得られた素子の特性の例を示す。FIG. 4 shows an example of characteristics of the device obtained in the example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 下地酸化膜 3 半導体領域 4 ゲイト絶縁膜 5 第1の配線 6 ゲイト電極配線 7 有機コーティング材料 8 陽極酸化膜 9 不純物領域(ソース/ドレイン) 10 層間絶縁物 11 コンタクトホール(不純物領域用) 12 コンタクトホール(第1の配線用) 13 第2の配線 1 Substrate 2 Base Oxide Film 3 Semiconductor Region 4 Gate Insulating Film 5 First Wiring 6 Gate Electrode Wiring 7 Organic Coating Material 8 Anodized Film 9 Impurity Region (Source / Drain) 10 Interlayer Insulator 11 Contact Hole (for Impurity Region) 12 contact hole (for first wiring) 13 second wiring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.5 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 29/784 // H01L 21/316 T 7352−4M (72)発明者 山崎 舜平 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 (51) Int.Cl. 5 Identification number Internal reference number FI Technical indication H01L 29/784 // H01L 21/316 T 7352-4M (72) Inventor Shunpei Yamazaki Atsugi Kanagawa 398 Hase, Ichi, Ltd. Inside the Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に形成されたゲイト電極配線は、
該ゲイト電極配線より幅の大きな第1の配線に接続さ
れ、さらに第1の配線は該第1の配線よりも幅の大きな
第2の配線に接続されており、前記ゲイト電極配線、第
1の配線、第2の配線はアルミニウムを主成分とする金
属材料によって、同一工程で形成されたことを特徴とす
る電子回路。
1. A gate electrode wiring formed on a substrate,
The gate electrode wiring is connected to a first wiring having a width larger than that of the gate electrode wiring, and the first wiring is connected to a second wiring having a width larger than that of the first wiring. An electronic circuit characterized in that the wiring and the second wiring are formed in the same step by using a metal material containing aluminum as a main component.
【請求項2】 基板上に形成されたゲイト電極配線もし
くはそれに接続する配線に選択的に有機コーティング材
料を形成し、前記ゲイト電極配線もしくはそれに接続す
る配線に、電解液中で電流を通じて、陽極酸化をおこな
う工程と、前記ゲイト電極配線もしくはそれに接続する
配線のうち有機コーティング材料で覆われた部分の一部
をエッチングする工程とを有することを特徴とする電子
回路の作製方法。
2. An organic coating material is selectively formed on a gate electrode wiring formed on a substrate or a wiring connected to the gate electrode wiring, and an electric current is applied to the gate electrode wiring or the wiring connected to the gate electrode wiring in an electrolytic solution to carry out anodization. And a step of etching a part of a portion of the wiring for connecting to the gate electrode or a wiring connected to the gate electrode wiring covered with an organic coating material.
【請求項3】 請求項2において、さらに、不純物を注
入する工程と、基板の裏面からレーザーを照射する工程
とを有することを特徴とする電子回路の作製方法。
3. The method for manufacturing an electronic circuit according to claim 2, further comprising a step of implanting impurities and a step of irradiating a laser from the back surface of the substrate.
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