JPH06314698A - Thin-film semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Thin-film semiconductor device and its manufacture

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JPH06314698A
JPH06314698A JP34394393A JP34394393A JPH06314698A JP H06314698 A JPH06314698 A JP H06314698A JP 34394393 A JP34394393 A JP 34394393A JP 34394393 A JP34394393 A JP 34394393A JP H06314698 A JPH06314698 A JP H06314698A
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JP
Japan
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thin film
region
semiconductor region
nitrogen
film semiconductor
Prior art date
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Pending
Application number
JP34394393A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideomi Suzawa
秀臣 須沢
Hideki Uoji
秀貴 魚地
Yasuhiko Takemura
保彦 竹村
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Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To enhance the yield of a thin-film semiconductor device, to increase its reliability and to draw out its characteristic to the full by a method wherein a region in which the concentration of at least one chemical element out of oxygen, carbon and nitrogen is larger than the average concentration of an island-shaped semiconductor region is formed at the peripheral part of the semiconductor region. CONSTITUTION:A thin-film semiconductor device is provided with an island- shaped thin-film semiconductor region 10 and with a gate electrode 17 which traverses the semiconductor region 10. In the thin-film semiconductor device, regions 14 in which the concentration of at least one chemical element out of oxygen, carbon and nitrogen is larger than the average concentration of the semiconductor region 10 exist at peripheral parts of the semiconductor region 10, and the gate electrode 17 travserses the regions 14. For example, when the average concentration of nitrogen in a semiconductor region 10 is at 1X10<18>cm<-3>, the nitrogen is introduced in such a way that the concentration of nitrogen in regions 14 is at a concentration of 1X10<19>cm<-3> or higher, preferably 1X10<20>cm<-3>, the nitrogen is reacted with silicon as a semiconductor and Si3N4-x is formed. As a result, the resistance of the regions 14 rises remarkably.

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、薄膜集積回路に用いる
回路素子、例えば、薄膜トランジスタ(TFT)の構造
および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に形成された絶縁体
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 structure and manufacturing method of a circuit element used in a thin film integrated circuit, for example, a thin film transistor (TFT). The thin film transistor manufactured by the present invention is on an insulating substrate such as glass,
It is formed on any insulator formed on a semiconductor substrate such as single crystal silicon.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、薄膜トランジスタは、薄膜半導体
領域(活性層)を島状にパターニングして、形成した
後、ゲイト絶縁膜として、CVD法やスパッタ法によっ
て絶縁被膜を形成し、その上にゲイト電極を形成した。
2. Description of the Related Art Conventionally, a thin film transistor is formed by patterning a thin film semiconductor region (active layer) in an island shape, and then forming an insulating film as a gate insulating film by a CVD method or a sputtering method, and then forming a gate film thereon. The electrode was formed.

【0003】[0003]

【発明が解決しようする課題】CVD法やスパッタ法で
形成される絶縁被膜はステップカバレージ(段差被覆
性)が悪く、信頼性や歩留り、特性に悪影響を及ぼして
いた。図5には従来の典型的なTFTを上から見た図、
およびその図面のA−A’、B−B’に沿った断面図を
示す。TFTは基板51上に形成され、薄膜半導体領域
は不純物領域(ソース、ドレイン領域、ここではN型の
導電型を示す)53とゲイト電極57の下に位置し、実
質的に真性のチャネル形成領域52に分けられ、この半
導体領域を覆って、ゲイト絶縁膜55が設けられる。不
純物領域53には、層間絶縁物59を通してコンタクト
ホールが開けられ、電極・配線58が設けられる。
The insulating coating formed by the CVD method or the sputtering method has a poor step coverage (step coverage), which adversely affects reliability, yield, and characteristics. FIG. 5 is a top view of a typical conventional TFT,
And a cross-sectional view taken along line AA ′ and BB ′ of the drawing. The TFT is formed on the substrate 51, the thin film semiconductor region is located below the impurity region (source / drain region, which shows N type conductivity here) 53 and the gate electrode 57, and is a substantially intrinsic channel forming region. A gate insulating film 55 is provided so as to cover the semiconductor region. A contact hole is opened in the impurity region 53 through an interlayer insulator 59, and an electrode / wiring 58 is provided.

【0004】図から分かるように、ゲイト絶縁膜55の
半導体領域の端部における被覆性は著しく悪く、典型的
には平坦部の厚さの半分しか厚みが存在しない。一般に
島状半導体領域が厚い場合には甚だしい。特にゲイト電
極に沿ったA−A’断面からこのような被覆性の悪化が
TFTの特性、信頼性、歩留りに及ぼす悪影響が分か
る。すなわち、図5のA−A’断面図において点線円で
示した領域56に注目してみれば、ゲイト電極57の電
界が薄膜半導体領域の端部に集中的に印加される。すな
わち、この部分ではゲイト絶縁膜の厚さが平坦部の半分
であるので、その電界強度は2倍になるためである。
As can be seen from the figure, the coverage of the end portion of the semiconductor region of the gate insulating film 55 is extremely poor, and typically only half the thickness of the flat portion is present. Generally, when the island-shaped semiconductor region is thick, it is extremely large. Particularly, from the AA 'cross section along the gate electrode, it can be seen that such deterioration of the covering property adversely affects the characteristics, reliability and yield of the TFT. That is, paying attention to the region 56 indicated by the dotted circle in the AA ′ sectional view of FIG. 5, the electric field of the gate electrode 57 is intensively applied to the end portion of the thin film semiconductor region. That is, since the thickness of the gate insulating film in this portion is half that of the flat portion, the electric field strength thereof is doubled.

【0005】この結果、この領域56のゲイト絶縁膜は
長時間のあるいは高い電圧印加によって容易に破壊され
る。ゲイト電極に印加される信号が正であれば、この領
域56の半導体もN型であるので、ゲイト電極57と不
純物領域58(特に、ドレイン領域)が導通してしま
い、信頼性の劣化の原因となる。また、ソース、ドレイ
ン間にスローローク(電流の漏れ)が発生し、ゲイト電
極に逆極性の電圧(Nチャネル型TFTであれば負、P
チャネル型であれば正の電圧)が印加された状態でも、
微小のリーク電流が発生し、オフ電流が増加してしま
う。
As a result, the gate insulating film in the region 56 is easily destroyed by applying a high voltage for a long time. If the signal applied to the gate electrode is positive, the semiconductor in this region 56 is also N-type, so that the gate electrode 57 and the impurity region 58 (particularly, the drain region) become conductive, which causes deterioration in reliability. Becomes In addition, a slow leak (current leakage) occurs between the source and the drain, and a reverse polarity voltage (negative for an N-channel TFT, P
If it is a channel type, even if a positive voltage is applied,
A minute leak current is generated and the off current increases.

【0006】また、ゲイト絶縁膜が破壊された際には、
何らかの電荷がトラップされることが起こり、例えば、
負の電荷がトラップされれば、ゲイト電極に印加される
電圧にほとんど関わりなく、領域56の半導体はN型を
呈し、2つの不純物領域58が導通することとなり、特
性を劣化させる。また、以上のような劣化を引き起こさ
ずにTFTを使用するには、理想的な場合の半分の電圧
しか印加できず、性能を十分に利用することができな
い。
When the gate insulating film is destroyed,
It happens that some charge is trapped, for example
If the negative charges are trapped, the semiconductor in the region 56 exhibits N-type and the two impurity regions 58 become conductive regardless of the voltage applied to the gate electrode, which deteriorates the characteristics. Further, in order to use the TFT without causing the above deterioration, only half the voltage as in the ideal case can be applied, and the performance cannot be fully utilized.

【0007】また、TFTの一部にこのような弱い部分
が存在するということは製造工程における帯電等によっ
て容易にTFTが破壊されることであり、歩留り低下の
大きな要因となる。本発明はこのような問題を解決する
ことを課題とする。
The presence of such a weak portion in a part of the TFT means that the TFT is easily destroyed due to charging or the like in the manufacturing process, which is a major factor for lowering the yield. An object of the present invention is to solve such a problem.

【0008】[0008]

【発明を解決するための手段】本発明では、このように
電気的に弱い領域の半導体中に、炭素、酸素、窒素のい
ずれか1つの元素もしくは複数の元素を島状の半導体領
域の平均的な濃度よりも高めることによって、その部分
に、化学式Six 1-x (0<x<1)、SiO
2-x (0<x<2)、Si3 4-x (0<x<4)ある
いは、SiCy z z で示される半絶縁性または絶縁
性領域を構成せしめて、その領域での抵抗を高めること
によって補うことを特徴とする。本発明の典型的な構造
を図1に示す。図1も図5と同様にTFTを上から見た
図面と、そのA−A’、B−B’断面の断面図を示して
いる。TFTは基板11上に形成され、薄膜半導体領域
は不純物領域(ソース、ドレイン領域、ここではN型の
導電型を示すことにするが、P型であっても構わない)
13とゲイト電極17の下に位置し、実質的に真性のチ
ャネル形成領域12に分けられ、この半導体領域を覆っ
て、ゲイト絶縁膜15が設けられる。不純物領域13に
は、層間絶縁物19を通してコンタクトホールが開けら
れ、電極・配線18が設けられる。
According to the present invention, in the semiconductor of such an electrically weak region, any one element or a plurality of elements of carbon, oxygen and nitrogen is averaged in an island-shaped semiconductor region. By increasing the concentration above that, the chemical formula Si x C 1-x (0 <x <1), SiO
2-x (0 <x <2), Si 3 N 4-x (0 <x <4) or a semi-insulating or insulating region represented by SiC y N z O z should be formed, and in that region It is characterized by supplementing by increasing the resistance of. A typical structure of the present invention is shown in FIG. Similarly to FIG. 5, FIG. 1 also shows a drawing in which the TFT is viewed from above and cross-sectional views taken along the lines AA ′ and BB ′. The TFT is formed on the substrate 11, and the thin film semiconductor region is an impurity region (source and drain regions, which are N-type conductivity type here, but may be P-type).
A gate insulating film 15 is provided under the gate electrode 17 and the gate electrode 17, and is divided into a substantially intrinsic channel forming region 12 and covers this semiconductor region. A contact hole is formed in the impurity region 13 through an interlayer insulator 19, and an electrode / wiring 18 is provided.

【0009】図5で示した従来のTFTと異なる点は、
少なくともゲイト電極の下部の島上半導体領域10の周
辺部、すなわち領域10の端部に、窒素、酸素、炭素の
少なくとも1つの元素の濃度が、半導体領域の平均的な
濃度よりも高い領域14を設けたことである。例えば、
半導体領域の平均的な窒素の濃度が1×1018cm-3
あれば、この部分の窒素の濃度を1×1019cm-3
上、好ましくは1×1020cm-3以上の濃度となるよう
に窒素を導入して、半導体のシリコンと反応せしめて、
Si3 4-x (0<x<4)を形成する。この結果、領
域14の抵抗は著しく上昇する。酸素、炭素を用いる場
合も同様で、1×1019cm-3以上、好ましくは1×1
20cm-3以上の濃度となるように酸素、炭素を導入す
ることによって、高い抵抗領域14を形成することがで
きた。かくすると、その他のチャネル形成領域12に比
較して、エネルギーバンド幅が大きくなるので、ゲイト
電極に高い電圧が印加された際、側端部でもチャネルと
の間では意図的に電界強度チャネル形成領域よりも弱
め、ここでの電気的破壊、リークの発生を抑えることが
できる。
The difference from the conventional TFT shown in FIG. 5 is that
A region 14 in which the concentration of at least one element of nitrogen, oxygen, and carbon is higher than the average concentration of the semiconductor region is provided at least at the peripheral portion of the island-shaped semiconductor region 10 below the gate electrode, that is, at the end of the region 10. That is. For example,
If the average nitrogen concentration in the semiconductor region is 1 × 10 18 cm −3 , the nitrogen concentration in this portion should be 1 × 10 19 cm −3 or higher, preferably 1 × 10 20 cm −3 or higher. Introduce nitrogen so that it reacts with semiconductor silicon,
Si 3 N 4-x (0 <x <4) is formed. As a result, the resistance of the region 14 increases significantly. The same applies when oxygen or carbon is used, 1 × 10 19 cm −3 or more, preferably 1 × 1
By introducing oxygen and carbon so as to have a concentration of 0 20 cm -3 or more, the high resistance region 14 could be formed. By doing so, the energy band width becomes larger than that of the other channel forming regions 12, so that when a high voltage is applied to the gate electrode, the electric field strength channel forming region is intentionally formed between the side edge portion and the channel. It can be made weaker than the above, and electrical breakdown and leakage can be suppressed.

【0010】この領域14の効果に関して、A−A’断
面の領域16に注目して説明する。従来のTFTの場合
と同様に、このような半導体領域の端部におけるゲイト
絶縁膜の被覆性は良くない。したがって、この部分で
は、理想的な場合の半分ほどの電圧でゲイト絶縁膜が破
壊されて、ピンホールが生じたり、電荷がトラップされ
たりする。しかし、領域14が存在する場合には、領域
14の抵抗によって、ゲイト絶縁膜に印加される電圧が
減少する。その結果,ゲイト絶縁膜の破壊を防止するこ
とができる。また、半導体領域の端部のゲイト絶縁膜
で、仮にピンホールが生じたり、電荷がトラップされて
も、この部分は領域14によって、不純物領域13やゲ
イト電極の下のチャネル形成領域12とは隔絶されてい
るので、ほとんど影響が及ばない。
The effect of the region 14 will be described by focusing on the region 16 of the AA 'cross section. As in the case of the conventional TFT, the coverage of the gate insulating film at the end of such a semiconductor region is not good. Therefore, in this portion, the gate insulating film is destroyed by a voltage of about half that in the ideal case, and pinholes are generated or charges are trapped. However, when the region 14 exists, the resistance of the region 14 reduces the voltage applied to the gate insulating film. As a result, the breakdown of the gate insulating film can be prevented. Further, even if a pinhole is generated or charge is trapped in the gate insulating film at the end of the semiconductor region, this portion is isolated from the impurity region 13 and the channel forming region 12 below the gate electrode by the region 14. As it is done, it has almost no effect.

【0011】このため、特にゲイト電極とドレイン領域
間のリーク電流や、ソース、ドレイン間のリーク電流を
著しく低減せしめることができる。また、このようにゲ
イト絶縁膜が破壊されても特性や信頼性に問題が生じな
いのであれば、使用時の電圧の制限は少なくなり、ま
た、製造時の静電破壊等による不良品の発生の確率も低
下し、歩留りが向上する。
Therefore, the leak current between the gate electrode and the drain region and the leak current between the source and the drain can be remarkably reduced. In addition, if the characteristics and reliability are not affected even when the gate insulating film is destroyed in this way, the voltage limit during use is reduced, and defective products are generated due to electrostatic breakdown during manufacturing. The probability of is also reduced and the yield is improved.

【0012】図1においては薄膜半導体領域10のゲイ
ト電極の横断する側の端部全てに窒素、炭素、または酸
素等を導入した様子を示したが、このような領域は少な
くともゲイト電極の下の領域に設けられれば十分である
ことは、以上の説明から明らかであろう。なお、酸素を
ドーピングする際に、マスクとしてフォトレジスト等の
有機材料を用いた場合には、ドーズ量が多いとマスクが
酸化されて消滅してしまうので注意が必要である。な
お、窒素、酸素、炭素の導入においては、フォトリソグ
ラフィー法によって領域を画定する方法だけでなく、テ
ーパーエッチによって自己整合的に導入箇所が決定され
る方法を用いてもよい。以下に実施例を示し、さらに本
発明を説明する。
Although FIG. 1 shows a state in which nitrogen, carbon, oxygen or the like is introduced into all the ends of the thin film semiconductor region 10 on the side where the gate electrode crosses, such a region is at least under the gate electrode. It will be apparent from the above description that it is sufficient to provide the area. It should be noted that when an organic material such as a photoresist is used as a mask when doping oxygen, the mask is oxidized and disappears if the dose amount is large. When introducing nitrogen, oxygen, and carbon, not only a method of defining a region by a photolithography method but also a method of determining an introduction portion in a self-aligned manner by taper etching may be used. Hereinafter, the present invention will be described with reference to examples.

【0013】[0013]

【実施例】【Example】

〔実施例1〕 図2に本実施例の作製工程の断面図を示
す。本実施例を含めて、以下の実施例の図面では、TF
Tの断面図のみを示し、いずれも左側にはゲイト電極に
垂直な面(図1、図5の断面B−B’に相当)を有する
TFTを構成し、また、右側にはゲイト電極に平行な面
(図1、図5の断面A−A’に相当)を有するTFTを
構成する例を示す。
Example 1 FIG. 2 shows a cross-sectional view of a manufacturing process of this example. In the drawings of the following embodiments including this embodiment, TF
Only the cross-sectional view of T is shown, and in each case, a TFT having a surface perpendicular to the gate electrode (corresponding to the cross section BB ′ in FIGS. 1 and 5) is formed on the left side, and the TFT is parallel to the gate electrode on the right side An example of forming a TFT having a flat surface (corresponding to the cross section AA ′ in FIGS. 1 and 5) is shown.

【0014】まず、基板(コーニング7059)20上
にスパッタリングによって厚さ2000Åの酸化珪素の
下地膜21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のア
モルファスシリコン膜を堆積した。アモルファスシリコ
ン膜中の窒素の濃度は、2次イオン質量分析(SIM
S)法による測定では1×1018cm-3以下であった。
連続して、スパッタリング法によって、厚さ200Åの
酸化珪素膜を保護膜として堆積した。そして、これを還
元雰囲気下、600℃で48時間アニールして結晶化さ
せた。結晶化工程はレーザー等の強光を用いる方式でも
よい。そして、得られた結晶シリコン膜をパターニング
して、島状シリコン半導体領域22a、22bを形成し
た。島状シリコン膜の上には保護膜23a、23bがそ
れぞれ乗っている。この保護膜は、その後のフォトリソ
グラフィー工程において、島状シリコン領域が汚染され
ることを防止する作用がある。
First, a base film 21 of silicon oxide having a thickness of 2000 Å was formed on a substrate (Corning 7059) 20 by sputtering. Further, an amorphous silicon film having a thickness of 500 to 1500 Å, for example 1500 Å, was deposited by the plasma CVD method. The concentration of nitrogen in the amorphous silicon film is determined by secondary ion mass spectrometry (SIM
It was 1 × 10 18 cm −3 or less as measured by the S) method.
Subsequently, a 200 Å-thick silicon oxide film was deposited as a protective film by a sputtering method. Then, this was annealed at 600 ° C. for 48 hours in a reducing atmosphere to be crystallized. The crystallization step may be a method using strong light such as a laser. Then, the obtained crystalline silicon film was patterned to form island-shaped silicon semiconductor regions 22a and 22b. Protective films 23a and 23b are respectively placed on the island-shaped silicon film. This protective film has a function of preventing the island-shaped silicon region from being contaminated in the subsequent photolithography process.

【0015】次に全面にフォトレジストを塗布して、公
知のフォトリソグラフィー法によって、レジスト24
a、24bを残してパターニングした。そして、このレ
ジストをマスクとして窒素、炭素、酸素、ここでは窒素
を、島状半導体領域の端部に選択的に導入した。窒素の
導入にはプラズマドーピング法を用いた。ドーピングガ
スとしては窒素ガスを用い、rfパワー10〜30W、
例えば10Wで放電させてプラズマを発生させ、これを
加速電圧20〜60kV、例えば20kVで加速して、
シリコン領域に導入した。ドーズ量は、1×1015〜5
×1016cm-2、例えば、1×1016cm-2とした。こ
の結果、窒素のドープされた領域25a、25b、25
c、25dを形成した。本条件では、この窒素のドープ
された領域の窒素の濃度は1×1020〜2×1022cm
-3、例えば、1×1021cm-3程度となり、他の半導体
領域に比べて著しく多量の窒素が導入された。(図2
(A))
Next, a photoresist is applied on the entire surface and the resist 24 is formed by a known photolithography method.
Patterning was performed leaving a and 24b. Then, using this resist as a mask, nitrogen, carbon, oxygen, here, nitrogen was selectively introduced into the end portion of the island-shaped semiconductor region. A plasma doping method was used to introduce nitrogen. Nitrogen gas is used as a doping gas, rf power is 10 to 30 W,
For example, it is discharged at 10 W to generate plasma, which is accelerated by an accelerating voltage of 20 to 60 kV, for example, 20 kV,
Introduced into the silicon area. The dose amount is 1 × 10 15 to 5
It was set to × 10 16 cm -2 , for example, 1 × 10 16 cm -2 . As a result, the nitrogen-doped regions 25a, 25b, 25
c, 25d were formed. Under these conditions, the nitrogen concentration in this nitrogen-doped region is 1 × 10 20 to 2 × 10 22 cm 2.
−3 , for example, about 1 × 10 21 cm −3, and a significantly large amount of nitrogen was introduced compared to other semiconductor regions. (Fig. 2
(A))

【0016】次に、マスク24a、24bを除去し、さ
らにその下の酸化珪素の保護膜23a、23bをも除去
し、半導体領域22a、22bの表面を露呈せしめた
後、スパッタリング法によって厚さ1000Åの酸化珪
素膜26をゲイト絶縁膜として堆積し、引き続いて、減
圧CVD法によって、厚さ6000〜8000Å、例え
ば6000Åのシリコン膜(0.1〜2%の燐を含む)
を堆積した。なお、この酸化珪素とシリコン膜の成膜工
程は連続的におこなうことが望ましい。そして、シリコ
ン膜をパターニングして、ゲイト電極およびリードを構
成する不純物の添加されたシリコン半導体の配線27
a、27bを形成した。これらの配線は、いずれもゲイ
ト電極として機能する。(図2(B))
Next, the masks 24a and 24b are removed, the silicon oxide protective films 23a and 23b thereunder are also removed to expose the surfaces of the semiconductor regions 22a and 22b, and then a thickness of 1000Å is obtained by a sputtering method. Of the silicon oxide film 26 as a gate insulating film is deposited, and subsequently, a low pressure CVD method is used to form a silicon film having a thickness of 6000 to 8000Å, for example, 6000Å (containing 0.1 to 2% phosphorus).
Was deposited. It is desirable that the steps of forming the silicon oxide and the silicon film are continuously performed. Then, by patterning the silicon film, the wiring 27 of the silicon semiconductor doped with the impurities that constitutes the gate electrode and the lead 27 is formed.
a and 27b were formed. Each of these wirings functions as a gate electrode. (Fig. 2 (B))

【0017】次に、プラズマドーピング法によって、シ
リコン領域に配線27a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(PH
3 )を用い、加速電圧を60〜90kV、例えば80k
Vとした。ドース量は1×1015〜8×1015cm-2
例えば5×1015cm-2とした。その後、還元雰囲気
中、600℃で48時間アニールすることによって、不
純物を活性化させた。このようにして不純物領域28
a、28bを形成した。この加熱アニールにおいては、
島状領域22a、22bの側端部25a、25b、25
c、25dも加熱され、該領域のシリコンと反応して化
学式Si3 4-x (0<x<4)で示される物質が形成
される。窒素の代わりに炭素、酸素が導入されていた場
合にも、それぞれ、化学式Six 1-x (0<x<
1)、SiO2-x (0<x<2)で示される物質が得ら
れる。(図2(C))
Next, impurities (phosphorus) were implanted into the silicon region by plasma doping using the wiring 27a as a mask. As doping gas, phosphine (PH
3 ) is used and the acceleration voltage is 60 to 90 kV, for example 80 kV.
It was set to V. The dose is 1 × 10 15 to 8 × 10 15 cm -2 ,
For example, it is set to 5 × 10 15 cm −2 . Then, the impurities were activated by annealing at 600 ° C. for 48 hours in a reducing atmosphere. In this way, the impurity region 28
a and 28b were formed. In this heating anneal,
Side end portions 25a, 25b, 25 of the island regions 22a, 22b
The c and 25d are also heated and react with the silicon in the region to form a substance represented by the chemical formula Si 3 N 4-x (0 <x <4). Even when carbon and oxygen are introduced instead of nitrogen, the chemical formula Si x C 1-x (0 <x <
1), a substance represented by SiO 2−x (0 <x <2) is obtained. (Fig. 2 (C))

【0018】続いて、厚さ3000Åの酸化珪素膜を層
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配線29a、
29bを形成した。配線29aは配線27bとTFTの
不純物領域の一方28bを接続する。以上の工程によっ
て半導体回路が完成した。(図2(D))
Subsequently, a silicon oxide film having a thickness of 3000 Å is formed as an interlayer insulating film by a plasma CVD method, a contact hole is formed in this film, and a wiring 29a is formed by a metal material, for example, a multilayer film of titanium nitride and aluminum.
29b was formed. The wiring 29a connects the wiring 27b and one of the impurity regions 28b of the TFT. The semiconductor circuit is completed through the above steps. (Fig. 2 (D))

【0019】〔実施例2〕 図3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)301の
絶縁表面上にスパッタリングによって厚さ2000Åの
酸化珪素の下地膜302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1
500Åのアモルファスシリコン膜を堆積した。連続し
て、スパッタリング法によって、厚さ200Åの酸化珪
素膜を保護膜として堆積した。そして、これを還元雰囲
気下、600℃で48時間アニールして結晶化させた。
結晶化工程はレーザー等の強光を用いる方式でもよい。
そして、得られた結晶シリコン膜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て、島状シリコン領
域303a、303bを形成した。島状シリコン膜の上
には保護膜が残されている。また、エッチングに用いた
フォトレジストのマスク304a、304bも残されて
いる。なお、このエッチング工程においては等方エッチ
ング法(例えば、フッ硝酸によるウェットエッチング)
を用い、半導体領域の側端部を図に示すようにテーパー
状とした。この角度は、基板に対して30〜60°であ
った。
[Embodiment 2] FIG. 3 is a sectional view of a manufacturing process of this embodiment. A base film 302 of silicon oxide having a thickness of 2000 Å was formed on the insulating surface of the substrate (Corning 7059) 301 by sputtering. Further, the thickness is 500 to 1500Å, for example, 1 by plasma CVD method.
A 500Å amorphous silicon film was deposited. Subsequently, a 200 Å-thick silicon oxide film was deposited as a protective film by a sputtering method. Then, this was annealed at 600 ° C. for 48 hours in a reducing atmosphere to be crystallized.
The crystallization step may be a method using strong light such as a laser.
Then, the obtained crystalline silicon film was patterned by a known photolithography method to form island-shaped silicon regions 303a and 303b. A protective film is left on the island-shaped silicon film. Further, the photoresist masks 304a and 304b used for etching are also left. In this etching process, isotropic etching method (for example, wet etching with hydrofluoric nitric acid)
Is used, and the side end portion of the semiconductor region is tapered as shown in the figure. This angle was 30 to 60 with respect to the substrate.

【0020】次に、このレジストをマスクとして酸素を
導入した。酸素の導入にはプラズマドーピング法を用い
た。ドーピングガスとしては酸素ガス(O2 )もしくは
亜酸化窒素(N2 O)を用い、加速電圧20〜60k
V、例えば20kVで加速して、シリコン領域に導入し
た。ドーズ量は、1×1015〜5×1016cm-2、例え
ば、1×1016cm-2とした。この結果、酸素のドープ
された領域305a、305b、305c、305dを
形成した。(図3(A))
Next, oxygen was introduced using this resist as a mask. A plasma doping method was used to introduce oxygen. Oxygen gas (O 2 ) or nitrous oxide (N 2 O) is used as the doping gas, and the acceleration voltage is 20 to 60 k.
It was accelerated in V, for example 20 kV, and introduced into the silicon region. The dose amount was set to 1 × 10 15 to 5 × 10 16 cm −2 , for example, 1 × 10 16 cm −2 . As a result, oxygen-doped regions 305a, 305b, 305c, and 305d were formed. (Fig. 3 (A))

【0021】次に、スパッタリング法またはプラズマC
VD法によって厚さ1000Åの酸化珪素膜306をゲ
イト絶縁膜として堆積し、引き続いて、スパッタ法によ
って、厚さ6000〜8000Å、例えば6000Åの
アルミニウム膜(2%のシリコンを含む)を堆積した。
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
をパターニングして、配線307a、307bを形成し
た。これらの配線は、いずれもゲイト電極として機能す
る。さらに、このアルミニウム配線の表面を陽極酸化し
て、表面に酸化物層309a、309bを形成した。陽
極酸化の前に感光性ポリイミド(フォトニース)によっ
て後でコンタクトを形成する部分にマスク308を選択
的に形成した。陽極酸化の際には、このマスクのため
に、このマスク部分には陽極酸化物が形成されなかっ
た。
Next, a sputtering method or plasma C
A silicon oxide film 306 having a thickness of 1000 Å was deposited as a gate insulating film by the VD method, and subsequently, an aluminum film (containing 2% silicon) having a thickness of 6000 to 8000 Å, for example, 6000 Å was deposited by a sputtering method.
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 was patterned to form wirings 307a and 307b. Each of these wirings functions as a gate electrode. Further, the surface of this aluminum wiring was anodized to form oxide layers 309a and 309b on the surface. Before the anodization, a mask 308 was selectively formed by using a photosensitive polyimide (photonice) at a portion where a contact was to be formed later. During the anodization, no anodic oxide was formed on this mask portion due to this mask.

【0022】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。次に、プラズマドーピング法に
よって、シリコン領域に配線307aおよび酸化物30
9a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1×1014〜8×1015cm-2、例えば、5×1015
cm-2とした。このようにしてN型の不純物領域310
a、310bを形成した。(図3(B))
The anodic oxidation was performed in a 1-5% ethylene glycol solution of tartaric acid. The thickness of the obtained oxide layer was 2000Å. Next, the wiring 307a and the oxide 30 are formed in the silicon region by plasma doping.
Impurities (phosphorus) were implanted using 9a 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 is 1 × 10 14 to 8 × 10 15 cm −2 , for example, 5 × 10 15
It was cm -2 . Thus, the N-type impurity region 310 is formed.
a, 310b was formed. (Fig. 3 (B))

【0023】その後、レーザーアニール法によって不純
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248nm、パルス幅20nse
c)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、200〜350mJ/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200〜450℃程度に加熱してもよい。基
板を加熱した場合には最適なレーザーエネルギー密度が
変わることに注意しなければならない。なお、レーザー
照射時にはポリイミドのマスク37を残しておいた。こ
れは露出したアルミニウムがレーザー照射によってダメ
ージを受けるからである。レーザー照射後、このポリイ
ミドのマスクは酸素プラズマ中にさらすことによって簡
単に除去できる。
After that, the impurities were activated by the laser annealing method. As a laser, a KrF excimer laser (wavelength 248 nm, pulse width 20 nse
Although c) is used, 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 350 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. The substrate may be heated to about 200 to 450 ° C. during laser irradiation. It should be noted that the optimum laser energy density changes when the substrate is heated. The polyimide mask 37 was left during the laser irradiation. This is because the exposed aluminum is damaged by laser irradiation. After laser irradiation, this polyimide mask can be easily removed by exposure to oxygen plasma.

【0024】なお、本実施例では、実施例1の場合と異
なり、ゲイト電極の下の酸素の注入された領域305
c、305dはレーザー光が入射しないので、結晶化率
が低いが、イオンの注入の際に結晶性が破壊されている
ので極めて大きな抵抗として機能し、リーク電流を低下
させる目的では効果的であった。(図3(C)) しかし、添加した不純物が酸素のためソース、ドレイン
の活性化の際、同時に島状領域のシリコン半導体と反応
してSiO2-x を形成することもできる。また、実施例
に示した以外に、まず、図3(A)にて、テーパー状の
側端部を有する島状領域を作り、その後、炭素、窒素、
酸素、例えば、炭素をテーパー状の端部に選択的に導入
する。さらに、フォトレジスト33a、33bを除去し
たのち、レーザーアニールにより結晶化させるならば、
さらにテーパー状の端部は、Six 1-x (0<x<
1)で示される炭化珪素とすることができる。そして、
そのエネルギーバンド幅が、島状半導体領域に比較して
高いため、単部での絶縁破壊、リークの発生を防ぐこと
ができる。
In the present embodiment, unlike the case of the first embodiment, the oxygen-implanted region 305 under the gate electrode is formed.
Since c and 305d do not receive the laser light, the crystallization rate is low, but the crystallinity is destroyed during the ion implantation, so that it functions as an extremely large resistance and is effective for the purpose of reducing the leak current. It was (FIG. 3C) However, since the added impurity is oxygen, it is possible to simultaneously react with the silicon semiconductor in the island region to form SiO 2−x when the source and drain are activated. In addition to the examples shown in the examples, first, in FIG. 3A, an island region having tapered side ends is formed, and then carbon, nitrogen,
Oxygen, such as carbon, is selectively introduced at the tapered end. Further, if the photoresists 33a and 33b are removed and then crystallized by laser annealing,
Further, the tapered end portion is formed by Si x C 1-x (0 <x <
It may be silicon carbide represented by 1). And
Since its energy band width is higher than that of the island-shaped semiconductor region, it is possible to prevent the occurrence of dielectric breakdown and leak in a single portion.

【0025】続いて、厚さ3000Åの酸化珪素膜31
1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配線
312a、312bを形成した。配線312aは配線3
07bとTFTの不純物領域の一方310bを接続す
る。以上の工程によってTFT313aとTFT313
bからなる半導体回路が完成した。(図3(D)) なお、本実施例において、TFTのソースもしくはドレ
インの電極のいずれかを設けなければゲイト電極と残り
の不純物領域の間にキャパシタが形成されることは明ら
かであろう。したがって、本実施例と同等な手段を用い
ても、耐圧が高い、リークが少ない等の優れた特性を信
頼性を有するキャパシタが得られる。そして、このよう
にして形成したTFTおよびキャパシタを用いてアクテ
ィブマトリクス型液晶ディスプレーの画素回路を構成し
てもよい。
Then, a silicon oxide film 31 having a thickness of 3000 Å is formed.
1 was formed as an interlayer insulator by a plasma CVD method, a contact hole was formed in this, and wirings 312a and 312b were formed by a metal material, for example, a multilayer film of titanium nitride and aluminum. The wiring 312a is the wiring 3
07b is connected to one of the impurity regions 310b of the TFT. Through the above steps, the TFT 313a and the TFT 313 are
The semiconductor circuit consisting of b is completed. (FIG. 3 (D)) In this embodiment, it is apparent that a capacitor is formed between the gate electrode and the remaining impurity region unless either the source electrode or the drain electrode of the TFT is provided. Therefore, even if the same means as this embodiment is used, it is possible to obtain a capacitor having excellent characteristics such as a high breakdown voltage and a small leak, and reliability. Then, a pixel circuit of an active matrix type liquid crystal display may be configured using the TFT and the capacitor thus formed.

【0026】〔実施例3〕 図4に本実施例の作製工程
の断面図を示す。図の左側には、図1のA−A’断面に
対応するTFTを、また、図の右側には図1のB−B’
断面に対応するTFTの例を示す。基板(コーニング7
059)40上にスパッタリング法もしくはプラズマC
VD法によって厚さ2000Åの酸化珪素、窒化珪素、
あるいは窒化アルミニウムの単層、あるいは多層の下地
膜41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のアモ
ルファスシリコン膜を堆積した。そして、得られたアモ
ルファスシリコン膜をパターニングして、島状シリコン
領域42a、42bを形成した。
[Embodiment 3] FIG. 4 is a cross-sectional view of a manufacturing process of this embodiment. The left side of the figure shows the TFT corresponding to the AA ′ cross section of FIG. 1, and the right side of the figure shows the BB ′ of FIG.
An example of a TFT corresponding to a cross section is shown. Substrate (Corning 7
059) Sputtering method or plasma C on 40
According to VD method, 2000 Å thick silicon oxide, silicon nitride,
Alternatively, a single-layer or multi-layer base film 41 of aluminum nitride was formed. Further, an amorphous silicon film having a thickness of 500 to 1500 Å, for example 1500 Å, was deposited by the plasma CVD method. Then, the obtained amorphous silicon film was patterned to form island-shaped silicon regions 42a and 42b.

【0027】次に全面にフォトレジストを塗布して、公
知のフォトリソグラフィー法によって、レジスト43
a、43bを残してパターニングした。そして、このレ
ジストをマスクとして窒素を導入した。窒素の導入には
プラズマドーピング法を用いた。この結果、窒素のドー
プされた領域44a、44b、44c、44dを形成し
た。(図4(A))
Next, a photoresist is applied on the entire surface, and the resist 43 is formed by a known photolithography method.
Patterning was carried out leaving a and 43b. Then, nitrogen was introduced using this resist as a mask. A plasma doping method was used to introduce nitrogen. As a result, nitrogen-doped regions 44a, 44b, 44c and 44d were formed. (Fig. 4 (A))

【0028】次にフォトレジストを残したまま、スパッ
タ法によって厚さ1000Åの酸化珪素膜45aを堆積
した。(図4(B)) そして、フォトレジストを剥離することによって、その
上に形成されていた酸化珪素膜まで除去した。フォトレ
ジストの存在していなかった部分にはそのまま酸化珪素
膜が残る。これを還元雰囲気下、600℃で48時間ア
ニールして結晶化させた。結晶化工程はレーザー等の強
光を用いる方式でもよい。
Next, with the photoresist remaining, a silicon oxide film 45a having a thickness of 1000 Å was deposited by the sputtering method. (FIG. 4B) Then, the photoresist was peeled off to remove the silicon oxide film formed thereon. The silicon oxide film remains as it is in the portion where the photoresist was not present. This was crystallized by annealing at 600 ° C. for 48 hours in a reducing atmosphere. The crystallization step may be a method using strong light such as a laser.

【0029】次に、スパッタリング法によって厚さ10
00Åの酸化珪素膜45bをゲイト絶縁膜として堆積
し、引き続いて、減圧CVD法によって、厚さ6000
〜8000Å、例えば6000Åのシリコン膜(0.1
〜2%の燐を含む)を堆積した。なお、この酸化珪素と
シリコン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、シリコン膜をパターニングして、配線46
a、46bを形成した。これらの配線は、いずれもゲイ
ト電極として機能する。また、島上シリコン領域の周辺
部(先に窒素が注入された領域)に注目すると、ここで
は絶縁膜の厚さが酸化珪素45aおよび45bによっ
て、約2倍になっている。そのため、ゲイト絶縁膜の破
壊を防ぐうえで効果的である。(図4(C))
Next, a thickness of 10 is obtained by the sputtering method.
A silicon oxide film 45b of 00Å is deposited as a gate insulating film, and subsequently, a thickness of 6000 is obtained by a low pressure CVD method.
~ 8000Å, eg 6000Å silicon film (0.1
˜2% phosphorus) was deposited. It is desirable that the steps of forming the silicon oxide and the silicon film are continuously performed. Then, the silicon film is patterned to form the wiring 46.
a and 46b were formed. Each of these wirings functions as a gate electrode. Also, paying attention to the peripheral portion of the silicon region on the island (the region where nitrogen was previously implanted), the thickness of the insulating film is approximately doubled here by the silicon oxides 45a and 45b. Therefore, it is effective for preventing the breakdown of the gate insulating film. (Fig. 4 (C))

【0030】次に、プラズマドーピング法によって、シ
リコン領域に配線46a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(PH
3 )を用いた。その後、還元雰囲気中、600℃で48
時間アニールすることによって、不純物を活性化させ
た。このようにして不純物領域47a、47bを形成し
た。続いて、厚さ3000Åの酸化珪素膜48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配線49a、49
bを形成した。配線49aは配線46bとTFTの不純
物領域の一方47bを接続する。以上の工程によって半
導体回路が完成した。(図4(D)) 本実施例によって、歩留りが従来の2倍以上に改善され
た。また、TFTの特性の悪化は特に認められなかっ
た。逆に使用に耐えうる最大電圧が従来の1.5〜2倍
に上昇したために、最高動作速度が2〜4倍上昇した。
Next, impurities (phosphorus) were implanted into the silicon region by plasma doping using the wiring 46a as a mask. As doping gas, phosphine (PH
3 ) was used. Then, in a reducing atmosphere, at 48 ° C at 48
The impurities were activated by annealing for a period of time. Thus, the impurity regions 47a and 47b were formed. Then, a silicon oxide film 48 having a thickness of 3000 Å is formed as an interlayer insulator by a plasma CVD method, a contact hole is formed in the film, and wirings 49a and 49 are made of a metal material, for example, a multilayer film of titanium nitride and aluminum.
b was formed. The wiring 49a connects the wiring 46b and one of the impurity regions 47b of the TFT. The semiconductor circuit is completed through the above steps. (FIG. 4 (D)) The present embodiment improved the yield more than double that of the conventional one. Further, the deterioration of the TFT characteristics was not particularly recognized. On the contrary, since the maximum voltage that can be used has increased 1.5 to 2 times that of the conventional one, the maximum operating speed has increased 2 to 4 times.

【0031】〔実施例4〕 図6に本実施例を示す。ま
ず、基板60上に厚さ1000〜3000Åの酸化珪素
の下地膜61を形成した。さらに、プラズマCVD法や
LPCVD法によってアモルファスシリコン膜を100
〜5000Å、好ましくは300〜1000Å堆積し
た。アモルファスシリコン膜上には保護膜として、酸化
珪素膜を100〜500Å堆積した。そして、公知のフ
ォトリソグラフィー法によってレジストのマスク63
a、63bを形成し、ドライエッチング法によって、ア
モルファスシリコンのエッチングをおこなった。このと
きのエッチング条件は、以下のようであった。 RFパワー :500W 圧力 :100mTorr ガス流量 CF4 :50sccm O2 ;45sccm
[Embodiment 4] FIG. 6 shows the present embodiment. First, a base film 61 of silicon oxide having a thickness of 1000 to 3000 Å was formed on a substrate 60. Furthermore, an amorphous silicon film is formed by plasma CVD or LPCVD.
~ 5000Å, preferably 300-1000Å. A silicon oxide film was deposited on the amorphous silicon film as a protective film in an amount of 100 to 500 liters. Then, the resist mask 63 is formed by a known photolithography method.
A and 63b were formed, and the amorphous silicon was etched by the dry etching method. The etching conditions at this time were as follows. RF power: 500 W Pressure: 100 mTorr Gas flow rate CF 4 : 50 sccm O 2 ; 45 sccm

【0032】この結果、図6(A)に示すように、島状
のシリコン領域62a、62bが得られたが、そのエッ
ヂ部は図のようにテーパー状になっていた。このテーパ
ーの角度は基板表面に対して20〜60°であった。エ
ッチングにおいて、比率CF 4 /O2 が大きくなると、
このようなテーパー状のエッヂを得ることはできなかっ
た。次に、このレジストをマスクとして酸素、炭素、窒
素、例えば、窒素を導入した。窒素の導入にはプラズマ
ドーピング法を用いた。ドーピングガスとしては窒素
(N2 )を用い、加速電圧20〜60kV、例えば20
kVで加速して、シリコン領域に導入した。ドーズ量
は、1×1015〜5×1016cm-2、例えば、1×10
16cm-2とした。この結果、レジストがなかった、もし
くは、薄かったシリコン領域のエッヂ部64a、64
b、64c、64dに窒素がドーピングされた。(図6
(A))
As a result, as shown in FIG.
The silicon regions 62a and 62b of
The area was tapered as shown in the figure. This taper
Angle was 20 to 60 ° with respect to the substrate surface. D
Ratio CF Four/ O2Becomes larger,
It is not possible to obtain such a tapered edge
It was Next, using this resist as a mask, oxygen, carbon, and nitrogen are removed.
A source such as nitrogen was introduced. Plasma for introduction of nitrogen
The doping method was used. Nitrogen as doping gas
(N2), The acceleration voltage is 20 to 60 kV, for example, 20
It was accelerated in kV and introduced into the silicon region. Dose
Is 1 × 1015~ 5 x 1016cm-2, For example, 1 × 10
16cm-2And As a result, there was no resist,
The edges 64a, 64 of the thin silicon region
b, 64c, and 64d were doped with nitrogen. (Fig. 6
(A))

【0033】その後、フォトレジストのマスク材63
a、63bと、その下の保護膜を除去し、島状のシリコ
ン膜を露出させた状態で、KrFエキシマーレーザー
(波長248nm、パルス幅20nsec)を照射し
て、アモルファスシリコンの結晶化をおこなった。レー
ザーとしては、XeClエキシマーレーザー(波長30
8nm、パルス幅50nsec)を用いてもよかった。
その後、スパッタ法もしくはプラズマCVD法によっ
て、厚さ1000〜1500Åの酸化珪素膜65を形成
し、引き続き、厚さ1000Å〜3μmのアルミニウム
(1wt%のSi、もしくは0.1〜0.3wt%のS
c(スカンジウム)を含む)膜を電子ビーム蒸着法もし
くはスパッタ法によって形成した。
After that, a photoresist mask material 63
The amorphous silicon was crystallized by irradiating a KrF excimer laser (wavelength 248 nm, pulse width 20 nsec) with the island-shaped silicon film exposed by removing the protective films a and 63b. . As the laser, XeCl excimer laser (wavelength 30
8 nm, pulse width 50 nsec) may be used.
Then, a silicon oxide film 65 having a thickness of 1000 to 1500Å is formed by a sputtering method or a plasma CVD method, and subsequently, aluminum having a thickness of 1000Å to 3 μm (1 wt% Si or 0.1 to 0.3 wt% S is formed).
A film containing c (scandium) was formed by an electron beam evaporation method or a sputtering method.

【0034】そして、その表面に公知のスピンコート法
によってフォトレジストを塗布し、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った。そし
て、燐酸によって、アルミニウム膜のエッチングをおこ
なった。このようにして、ゲイト電極・配線66a、6
6bを形成した。なお、ゲイト電極・配線上にはフォト
レジストのマスク67a、67bをそのまま残存させて
おいた。また、オーバーエッチのために、ゲイト電極・
配線の側面はフォトレジストの側面よりも内側にある。
(図6(B))
Then, a photoresist was applied on the surface by a known spin coating method, and patterning was performed by a known photolithography method. Then, the aluminum film was etched with phosphoric acid. In this way, the gate electrodes / wirings 66a, 6a
6b was formed. The photoresist masks 67a and 67b were left on the gate electrode / wiring. Also, due to overetching,
The side surface of the wiring is inside the side surface of the photoresist.
(Fig. 6 (B))

【0035】この状態で、イオンドーピング法によっ
て、TFTの活性半導体層62a、62bに、フォトレ
ジスト67a、67bをマスクとして不純物を注入し、
N型のソース68a、ドレイン68bを形成した。ここ
で、フォトレジスト67aに対して、ゲイト電極66a
は距離xだけ内側にあるため、図に示したように、ゲイ
ト電極とソース/ドレインが重ならないオフセット状態
となっている。距離xは、アルミニウム配線の際のエッ
チング時間を加減することによって増減できる。xとし
ては、0.3〜5μmが好ましかった。(図6(C))
In this state, impurities are implanted into the active semiconductor layers 62a and 62b of the TFT by ion doping using the photoresists 67a and 67b as masks.
An N type source 68a and a drain 68b were formed. Here, with respect to the photoresist 67a, the gate electrode 66a is formed.
Is inside by the distance x, and therefore, as shown in the figure, the gate electrode and the source / drain are in an offset state where they do not overlap each other. The distance x can be increased or decreased by adjusting the etching time for aluminum wiring. As x, 0.3 to 5 μm was preferable. (Fig. 6 (C))

【0036】その後、フォトレジスト67a、67bを
剥離し、KrFエキシマーレーザー(波長248nm、
パルス幅20nsec)を照射して、活性層中に導入さ
れた不純物イオンの活性化をおこなった。(図6
(D)) 最後に、全面に層間絶縁物69として、プラズマCVD
法によって酸化珪素膜を厚さ2000Å〜1μm形成し
た。さらに、TFTのソース68a、ドレイン68bに
コンタクトホールを形成し、アルミニウム配線70a、
70bを2000Å〜1μm、例えば5000Åの厚さ
に形成した。このアルミニウム配線の下ににバリヤメタ
ルとして、例えば窒化チタンを形成するとより一層、信
頼性を向上させることができた(図6(E))
Then, the photoresists 67a and 67b are peeled off, and a KrF excimer laser (wavelength 248 nm,
A pulse width of 20 nsec) was applied to activate the impurity ions introduced into the active layer. (Fig. 6
(D)) Finally, plasma CVD is performed on the entire surface as an interlayer insulator 69.
A silicon oxide film having a thickness of 2000 Å to 1 μm was formed by the method. Further, contact holes are formed in the source 68a and the drain 68b of the TFT, and the aluminum wiring 70a,
70b was formed to a thickness of 2000Å to 1 μm, for example 5000Å. If, for example, titanium nitride is formed under the aluminum wiring as a barrier metal, the reliability can be further improved (FIG. 6 (E)).

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明によって、薄膜半導体装置の歩留
りを向上させ、また、その信頼性を高め、最大限を特性
を引き出すことが可能となった。本発明の薄膜半導体装
置は、特に、ゲイト−ドレイン間、ゲイト−ソース間の
リーク電流が低く、高いゲイト電圧にも耐えられる等の
特徴から液晶ディスプレーのアクティブマトリクス回路
における画素制御用のトランジスタとして好ましい。
According to the present invention, it is possible to improve the yield of thin film semiconductor devices, enhance their reliability, and maximize the characteristics. The thin film semiconductor device of the present invention is particularly preferable as a transistor for controlling pixels in an active matrix circuit of a liquid crystal display because it has a low leak current between a gate and a drain and a leak current between a gate and a source and can withstand a high gate voltage. .

【0038】本発明ではNチャネル型のTFTを例にと
って説明したが、Pチャネル型TFTや同一基板上にN
チャネル型とPチャネル型の混在した相捕型の回路の場
合も同様に実施できることは言うまでもない。また、実
施例に示したような簡単な構造のものばかりではなく、
例えば、特願平5−256567に示されるようなソー
ス/ドレインにシリサイドを有するような構造のTFT
に用いてもよい。本発明はTFTを中心として説明し
た。しかし、他の回路素子、例えば、1つの島状半導体
領域に複数のゲイト電極を有する薄膜集積回路、スタッ
クトゲイト型TFT、ダイオード、抵抗、キャパシタに
も適用できることは言うまでもない。このように本発明
は工業上、有益な発明である。
Although the present invention has been described by taking the N-channel type TFT as an example, the P-channel type TFT or the N-channel type TFT on the same substrate.
It goes without saying that the same can be applied to the case of the phase trapping type circuit in which the channel type and the P channel type are mixed. Also, not only the simple structure shown in the embodiment,
For example, a TFT having a structure having silicide in the source / drain as shown in Japanese Patent Application No. 5-256567.
May be used for. The present invention has been described focusing on the TFT. However, it goes without saying that the present invention can also be applied to other circuit elements, for example, a thin film integrated circuit having a plurality of gate electrodes in one island-shaped semiconductor region, a stacked gate type TFT, a diode, a resistor and a capacitor. 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の構成例を示す。FIG. 1 shows a structural example of a TFT of the present invention.

【図2】 実施例1のTFTの作製工程断面を示す。2A to 2C show cross-sectional views of a manufacturing process of the TFT of Example 1.

【図3】 実施例2のTFTの作製工程断面を示す。3A to 3C show cross-sectional views of a manufacturing process of a TFT of Example 2.

【図4】 実施例3のTFTの作製工程断面を示す。4A to 4C show cross-sectional views of a manufacturing process of a TFT of Example 3.

【図5】 従来のTFTの構成例を示す。FIG. 5 shows a configuration example of a conventional TFT.

【図6】 実施例4のTFTの作製工程断面を示す。6A to 6C show cross-sectional views of a manufacturing process of a TFT of Example 4.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10・・・島状半導体領域 11・・・基板 12・・・チャネル形成領域(実質的に真性) 13・・・不純物領域(ソース、ドレイン) 14・・・ドーピング領域(窒素、炭素、酸素の少なく
とも1つを含む) 15・・・ゲイト絶縁膜 16・・・島状半導体領域の端部 17・・・ゲイト電極 18・・・ソース、ドレイン電極
10 ... Island semiconductor region 11 ... Substrate 12 ... Channel formation region (substantially intrinsic) 13 ... Impurity region (source, drain) 14 ... Doping region (nitrogen, carbon, oxygen) 15 ... Gate insulating film 16 ... Island semiconductor region end 17 ... Gate electrode 18 ... Source / drain electrode

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 島状の薄膜半導体領域と、前記半導体領
域を横断するゲイト電極とを有する薄膜半導体装置にお
いて、前記半導体領域の周辺部に酸素、炭素、窒素のう
ち少なくとも1つの元素の濃度が、前記半導体領域の平
均濃度よりも大きな領域が存在し、かつ、ゲイト電極が
該領域を横断していることを特徴とする薄膜半導体装
置。
1. A thin film semiconductor device having an island-shaped thin film semiconductor region and a gate electrode that crosses the semiconductor region, wherein a concentration of at least one element of oxygen, carbon, and nitrogen is provided in a peripheral portion of the semiconductor region. A thin film semiconductor device, wherein a region having a concentration higher than the average concentration of the semiconductor region exists, and a gate electrode crosses the region.
【請求項2】 請求項1において、該島状の薄膜半導体
領域はテーパー状のエッヂを有していることを特徴とす
る薄膜半導体装置。
2. The thin film semiconductor device according to claim 1, wherein the island-shaped thin film semiconductor region has a tapered edge.
【請求項3】 請求項1において、該半導体領域の周辺
部に設けられた酸素、炭素、窒素のうち少なくとも1つ
の元素の濃度が、前記半導体領域の平均濃度よりも大き
な領域の幅は0.05〜5μm、好ましくは0.1〜1
μmであることを特徴とする薄膜半導体装置。
3. The region according to claim 1, wherein the concentration of at least one element of oxygen, carbon, and nitrogen provided in the peripheral portion of the semiconductor region is larger than the average concentration of the semiconductor region, the width of the region is 0. 05-5 μm, preferably 0.1-1
A thin film semiconductor device having a thickness of μm.
【請求項4】 島状の薄膜半導体領域を形成する工程
と、前記薄膜半導体領域の周辺部のうち少なくともゲイ
ト電極が横断する部分に、酸素、炭素、窒素のうち少な
くとも1つの元素を選択的に導入する工程と、前記薄膜
半導体領域を横断してゲイト電極を形成する工程と、前
記薄膜半導体領域に不純物を導入してソース、ドレイン
領域を形成することを特徴とする薄膜半導体装置の作製
方法。
4. A step of forming an island-shaped thin film semiconductor region, and at least one element of oxygen, carbon, and nitrogen is selectively applied to at least a portion of the peripheral portion of the thin film semiconductor region where the gate electrode crosses. A method of manufacturing a thin film semiconductor device, comprising: a step of introducing, a step of forming a gate electrode across the thin film semiconductor area, and an step of introducing an impurity into the thin film semiconductor area to form source and drain areas.
【請求項5】 島状の薄膜半導体領域を実質的にアモル
ファス状態の半導体材料を用いて形成する工程と、前記
薄膜半導体領域の周辺部に、酸素、炭素、窒素のうち少
なくとも1つの元素をを導入する工程と、前記薄膜半導
体領域にレーザーもしくはそれと同等な強光を照射して
結晶化させる工程と、前記薄膜半導体領域を横断してゲ
イト電極を形成する工程とを有することを特徴とする薄
膜半導体装置の作製方法。
5. A step of forming an island-shaped thin film semiconductor region using a semiconductor material in a substantially amorphous state, and at least one element selected from oxygen, carbon and nitrogen is provided in a peripheral portion of the thin film semiconductor region. A thin film comprising: a step of introducing, a step of irradiating the thin film semiconductor region with a laser or strong light equivalent thereto to crystallize, and a step of forming a gate electrode across the thin film semiconductor region. Manufacturing method of semiconductor device.
【請求項6】 非単結晶半導体薄膜上に直接、もしくは
間接にマスク材を形成し、フォトリソグラフィー法によ
って、島状にパターニングをおこなう工程と、ドライエ
ッチング法もしくはウェットエッチング法によって、前
記マスク材のパターンにしたがって、前記半導体薄膜を
島状にエッチングする工程と、前記島状の半導体薄膜上
にマスク材を残した状態で、酸素、炭素、窒素のうち少
なくとも1つの元素からなるイオンを加速して照射する
工程と、前記半導体薄膜を横断してゲイト電極を形成す
る工程とを有することを特徴とする薄膜半導体装置の作
製方法。
6. A step of directly or indirectly forming a mask material on a non-single crystal semiconductor thin film and patterning it in an island shape by a photolithography method, and a step of forming the mask material by a dry etching method or a wet etching method. According to a pattern, a step of etching the semiconductor thin film into islands, and accelerating ions of at least one element of oxygen, carbon, and nitrogen with the mask material left on the island-shaped semiconductor thin film. A method of manufacturing a thin film semiconductor device, comprising: a step of irradiating and a step of forming a gate electrode across the semiconductor thin film.
【請求項7】 請求項6において、該島状の半導体薄膜
はテーパー状のエッヂを有していることを特徴とする薄
膜半導体装置の作製方法。
7. The method for manufacturing a thin film semiconductor device according to claim 6, wherein the island-shaped semiconductor thin film has a tapered edge.
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