JPH06314785A - Thin film semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Thin film semiconductor device and its manufacture

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JPH06314785A
JPH06314785A JP34394593A JP34394593A JPH06314785A JP H06314785 A JPH06314785 A JP H06314785A JP 34394593 A JP34394593 A JP 34394593A JP 34394593 A JP34394593 A JP 34394593A JP H06314785 A JPH06314785 A JP H06314785A
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JP
Japan
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thin film
region
gate electrode
island
film semiconductor
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Application number
JP34394593A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hideomi Suzawa
秀臣 須沢
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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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To reduce leak current between a gate electrode and a drain area and prevent conduction when a semiconductor area is charged by permitting the conductivity type of a part under the gate electrode at the external periphery of the semiconductor area to be the opposite to that of the source/drain areas of a semiconductor area. CONSTITUTION:A thin film transistor is formed on a substrate 11, a thin film semiconductor area is actually separated into source/drain areas 13 and an intrinsic channel forming area 12 which is formed under a gate electrode 17, and a gate insulating film 15 is provided by covering the semiconductor area. Impurity areas 13 are provided with contact holes through an layer insulator 19 and electrodes/wiring 18 are formed. Areas 14 of the conductivity type opposite to that of the source/drain areas 13 of the island-shaped semiconductor area 10 at the bottom of the gate electrode 17 are provided. When the impurity area 13 is N-type, an impurity of P-type conductivity is introduced. When the impurity area is of p-type, an impurity of N-type conductivity is introduced.

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、ゲイト電極に通
常の電圧とは逆の電圧(Nチャネルトランジスタにおい
てはドレインに正、ゲイトに負の電圧)を印加した場合
に、ソース/ドレイン間に流れる電流(オフ電流)が増
大してしまった。典型的には、このオフ電流を減少、で
きれば1×10-12 A以下にすることができない。
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 Further, when a voltage opposite to the normal voltage (a positive voltage to the drain and a negative voltage to the gate in the N-channel transistor) is applied to the gate electrode, the current (off current) flowing between the source and the drain increases. Oops. Typically, this off-current cannot be reduced, preferably below 1 × 10 −12 A.

【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、ソース/ドレインと同一導電型のパス(通路)が
できてしまう。そのため2つの不純物領域58が、島状
の半導体領域の側周辺部分で電気的に導通することとな
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、半分の電圧しか印加
しないようにするしかない。しかし、それではTFTの
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 a path (passage) of the same conductivity type as the source / drain is formed irrespective of the voltage applied to the gate electrode. Therefore, the two impurity regions 58 become electrically conductive in the peripheral portion on the side of the island-shaped semiconductor region, which deteriorates the characteristics. Further, in order to use the TFT without causing the above deterioration, it is necessary to apply only half the voltage. However, this cannot fully utilize the performance of the TFT.

【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をソース、ドレインを構成す
る不純物領域の導電型と逆にすることによって補うこと
を特徴とする。そして、その領域を0.05〜5μm、
好ましくは0.1〜1μmの幅(上方から見た平坦部で
の幅)に作ることにより電流リークを抑止することであ
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チャネル型TFTであるためN型
の導電型を示し、また、外側の周辺部はP型の不純物の
ホウ素を1×1015〜3×1018cm-3の濃度に添加し
た。また、他方、Pチャネル型TFTではP型のソー
ス、ドレインとし、該領域にはN型の不純物を添加す
る)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1
3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。
The present invention is characterized in that the semiconductor in such an electrically weak region is complemented by reversing the conductivity type of the impurity regions forming the source and drain. Then, the area is 0.05 to 5 μm,
It is preferable to suppress the current leakage by making the width of 0.1 to 1 μm (width in the flat portion viewed from above). A typical structure of the present invention is shown in FIG. FIG. 1 is a drawing of the TFT as seen from above, and its AA ′ and B− are similar to FIG.
The sectional view of B'section is shown. The TFT is formed on the substrate 11, the thin film semiconductor region is an impurity region (source / drain region, which is an N-channel type TFT in this case, and thus exhibits an N-type conductivity type, and the outer peripheral portion is a P-type impurity region. Boron was added at a concentration of 1 × 10 15 to 3 × 10 18 cm −3 . On the other hand, in a P-channel TFT, a P-type source and drain are formed, and an N-type impurity is added to the region. A gate insulating film 15 is provided below the gate electrode 17 and divided into the substantially intrinsic channel forming region 12 and covers this semiconductor region. Impurity region 1
3, a contact hole is opened 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状の半導体領域10の
周辺部、すなわち領域の外側端部に、不純物領域(ソー
ス、ドレイン領域)13の導電形とは逆の導電形の領域
14を設けたことである。例えば、不純物領域がN型で
あれば、領域14にはP型の導電型を示す不純物を導入
し、不純物領域がP型であれば、領域14にはN型の導
電型を示す不純物を導入する。特に領域14の不純物濃
度はゲイト電極に印加した電圧によって反転しない程度
の十分なドーピング(具体的には1×1015〜3×10
18cm-3、好ましくは、1×1016〜1×1017
-3)が望まれる。この不純物濃度が、1×1019cm
-3またはそれ以上となると、ドレインとの耐圧が弱くな
り、アバランシェ・ホット・キャリヤが発生してしま
う。なお、ゲイト電極の下の部分以外においては、不純
物領域13のドーピングの際に、領域14の導電型が反
転してしまうことがあるが、実質的に何ら問題はない。
The difference from the conventional TFT shown in FIG. 5 is that
By providing the region 14 having a conductivity type opposite to the conductivity type of the impurity region (source / drain region) 13 at least at the peripheral portion of the island-shaped semiconductor region 10 below the gate electrode, that is, at the outer end portion of the region. is there. For example, if the impurity region is N-type, an impurity exhibiting a P-type conductivity type is introduced into the region 14, and if the impurity region is a P-type impurity, an impurity exhibiting an N-type conductivity type is introduced into the region 14. To do. In particular, the impurity concentration of the region 14 is sufficiently doped so that it is not inverted by the voltage applied to the gate electrode (specifically, 1 × 10 15 to 3 × 10 5).
18 cm −3 , preferably 1 × 10 16 to 1 × 10 17 c
m -3 ) is desired. This impurity concentration is 1 × 10 19 cm
At -3 or higher, the breakdown voltage with the drain becomes weak and avalanche hot carriers are generated. In addition, except for the portion below the gate electrode, the conductivity type of the region 14 may be inverted when the impurity region 13 is doped, but there is practically no problem.

【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
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。ピンホールが生じた場合を
考える。従来であれば、ゲイト電極に印加された電圧に
よってチャネル形成領域12のうち、領域16の部分も
不純物領域13と同じ導電型に変化しているのである
が、本発明においては、この領域14は不純物領域とは
逆の導電型にドーピングされているので、ゲイト電極に
電圧が印加されても導電形が反転しないか、少なくとも
良好な導電性を示さない。
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, pinholes are generated, and charges are trapped. Consider the case where a pinhole occurs. Conventionally, the region 16 of the channel forming region 12 has been changed to the same conductivity type as the impurity region 13 by the voltage applied to the gate electrode, but in the present invention, this region 14 is Since it is doped to have a conductivity type opposite to that of the impurity region, the conductivity type does not reverse even if a voltage is applied to the gate electrode, or at least good conductivity is not exhibited.

【0011】このため、特にゲイト電極とドレイン領域
間のリーク電流を著しく低減せしめることができる。ま
た、ゲイト絶縁膜の破壊によって好ましくない電荷がト
ラップされた場合においても、領域16では半導体領域
の導電型が不純物領域のものと同じではないので、ソー
ス領域とドレイン領域が導通することは防止できる。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 can be remarkably reduced. Further, even when undesired charges are trapped due to the breakdown of the gate insulating film, the conductivity type of the semiconductor region in the region 16 is not the same as that of the impurity region, so that conduction between the source region and the drain region can be prevented. . If there is no problem in characteristics and reliability even if the gate insulating film is destroyed in this way, the voltage limit during use will be less, and the probability of occurrence of defective products due to electrostatic breakdown during manufacturing. Also decreases and the yield improves.

【0012】図1においては薄膜半導体領域のゲイト電
極の横断する側の端部全てに不純物領域13とは逆の導
電型の領域14を設けた様子を示したが、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。ま
た、領域14には、上記P型(もしくはN型)不純物以
外に、炭素、窒素、酸素等を添加すると、領域14の抵
抗が増加するため、一層、耐圧が向上し、信頼性の高い
TFTが得られた。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 a region 14 having a conductivity type opposite to that of the impurity region 13 is provided at all the ends of the thin film semiconductor region on the side crossing the gate electrode, at least such a region is provided. It will be apparent from the above description that it is sufficient to provide it in the region below the electrodes. When carbon, nitrogen, oxygen, or the like is added to the region 14 in addition to the P-type (or N-type) impurities, the resistance of the region 14 increases, so that the breakdown voltage is further improved and the TFT having high reliability is obtained. was gotten. 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
にプラズマCVD法またはスパッタリング法によって厚
さ2000Åの酸化珪素または窒化珪素、あるいはそれ
らの多層膜の下地膜21を形成した。さらに、プラズマ
CVD法によって、厚さ300〜1500Å、例えば1
000Å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パターニングして、
島状シリコン領域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 or silicon nitride having a thickness of 2000 liters or a multilayer film thereof was formed on a substrate (Corning 7059) 20 by a plasma CVD method or a sputtering method. Further, by the plasma CVD method, the thickness is 300 to 1500Å, for example, 1
A 000Å 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, by patterning the obtained crystalline silicon film,
The island-shaped silicon regions 22a and 22b are formed. 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、その幅は0.05
〜5μm、好ましくは0.1〜1μmの幅に形成した。
そして、このレジストをマスクとしてホウ素を1×10
15〜3×1018cm-3、好ましくは1×1016〜1×1
17cm-3の濃度に導入した。ホウ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ジボ
ラン(B2 6 )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、1×1013〜5×
1015cm-2、例えば、3×1014〜1×1015cm-2
とした。この結果、P型の領域25a、25b、25
c、25dを形成した。(図2(A))
Next, a photoresist is applied on the entire surface and the resist 24 is formed by a known photolithography method.
Patterning is carried out leaving a and 24b, and the width is 0.05.
The width is -5 μm, preferably 0.1-1 μm.
Then, using this resist as a mask, 1 × 10 1 of boron is used.
15 to 3 × 10 18 cm −3 , preferably 1 × 10 16 to 1 × 1
It was introduced at a concentration of 0 17 cm -3 . A plasma doping method was used to introduce boron. Diborane (B 2 H 6 ) is used as a doping gas, plasma is generated by discharging at an rf power of 10 to 30 W, for example, 10 W, and is accelerated at an accelerating voltage of 20 to 60 kV, for example, 20 kV, and then introduced into a silicon region. did. The dose amount is 1 × 10 13 to 5 ×
10 15 cm -2 , for example, 3 × 10 14 to 1 × 10 15 cm -2
And As a result, the P-type regions 25a, 25b, 25
c, 25d were formed. (Fig. 2 (A))

【0016】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500〜1500Å、例えば100
0Å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6000〜80
00Å、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27a、2
7b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 sputtering method or plasma C
According to the VD method, the thickness is 500 to 1500Å, for example, 100
A 0Å silicon oxide film 26 is deposited as a gate insulating film, and subsequently, a thickness of 6000 to 80 is formed by a low pressure CVD method.
00Å, for example 6000Å silicon film (0.1-2%
Containing phosphorus). 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 wirings 27a, 2
7b was 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。ドーズ量は1×1015〜8×1015cm-2
例えば、先のホウ素のドーズ量よりも大きい5×1015
cm-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28a、28bを形成し
た。この場合には、先に形成されたホウ素領域のうち、
後から燐が導入されなかった領域25c、25dはP型
を示すのに対し、燐が導入された領域25a、25bは
多量の燐のドーピングによってN型になっているが、本
発明の技術思想からは何ら問題はない。(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, 5 × 10 15 which is larger than the previous dose of boron.
It was cm -2 . 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 28a and 28b were formed. In this case, of the boron regions previously formed,
The regions 25c and 25d where phosphorus is not introduced afterwards show P-type, while the regions 25a and 25b where phosphorus is introduced become N-type due to a large amount of phosphorus doping. There is no problem from. (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
000Å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、緩衝フッ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。この角度は基板表面については30〜6
0°を有せしめた。この図面では半導体領域303aは
TFTとし、また、半導体領域303bは他の回路であ
るキャパシタとした。
[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 000Å 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, an isotropic etching method (for example, wet etching using buffered hydrofluoric acid) was used, and the side end portions of the semiconductor region were tapered as shown in the figure. This angle is 30 to 6 for the substrate surface.
The angle was 0 °. In this drawing, the semiconductor region 303a is a TFT, and the semiconductor region 303b is a capacitor which is another circuit.

【0020】次に、このレジストをマスクとしてホウ素
を導入した。ホウ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ジボラン(B2 6
を用い、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、1×1
13〜5×1014cm-2、例えば、1×1014cm-2
した。この結果、P型の領域305a、305b、30
5c、305dを形成した。(図3(A))
Next, boron was introduced using this resist as a mask. A plasma doping method was used to introduce boron. Diborane (B 2 H 6 ) as doping gas
Was used for accelerating at an accelerating voltage of 20 to 60 kV, for example, 20 kV, and was introduced into the silicon region. Dose amount is 1 × 1
It was set to 0 13 to 5 × 10 14 cm −2 , for example, 1 × 10 14 cm −2 . As a result, the P-type regions 305a, 305b, 30
5c and 305d were formed. (Fig. 3 (A))

【0021】次に、スパッタリング法によって厚さ10
00Å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4000〜
8000Å、例えば6000Åのアルミニウム膜(0.
2重量%のスカンジウムを含む)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、この部
分には陽極酸化物が形成されなかった。
Next, a thickness of 10 is obtained by the sputtering method.
A silicon oxide film 306 of 00Å is deposited as a gate insulating film, and subsequently, a thickness of 4000 to
8000Å, for example, 6000Å aluminum film (0.
2% by weight scandium) was deposited. 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 anodic oxidation, no anodic oxide was formed in this part 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。ドース量
は1×1015〜8×1015cm-2、例えば、先のホウ素
のドーズ量よりも大きい5×1015cm-2とした。この
ようにしてN型の不純物領域310a、310bを形成
した。この際には、実施例1の場合と同様に先に形成さ
れたホウ素のドーピングされた領域305a、305b
はN型に転換している。(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 was set to 1 × 10 15 to 8 × 10 15 cm −2 , for example, 5 × 10 15 cm −2, which is larger than the previous dose amount of boron. Thus, the N type impurity regions 310a and 310b were formed. At this time, as in the case of Example 1, the boron-doped regions 305a and 305b formed previously are formed.
Has been converted to N type. (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308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. Note that the polyimide mask 308 was left at the time of 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、ゲイト電極の下のホウ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、活性化率
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、他方、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、ホウソをイオン注入して
形成した。さらに、レーザー光を50〜350mJ/c
2 で照射し、島状領域の全てを結晶化せしめた。する
と、側単部はP型化し、内部はI型の真性または実質的
に真性の導電型を有せしめて、さらに前記した如く、ゲ
イト絶縁膜、ゲイト電極、ソース/ドレインを形成すれ
ばよい。かくすると、ゲイト電極下の島状領域端部も十
分結晶化されたP、もしくはP-型領域とすることがで
き、N型のソース/ドレイン間のリークを防ぐことがで
きる。
In the present embodiment, unlike the case of the first embodiment, the region 305 under the gate electrode, in which boron is implanted, is formed.
Since c and 305d do not receive the laser light, the activation rate is low, but since the crystallinity is destroyed during the ion implantation, it functions as an extremely large resistance and is effective for the purpose of reducing the leak current. It was (FIG. 3 (C)) On the other hand, on the other hand, an island region having a tapered side end in FIG. 3 (A) was formed, and thereafter, boroso was ion-implanted. Furthermore, the laser light is 50 to 350 mJ / c.
Irradiation was carried out at m 2 to crystallize all of the island regions. Then, the side single part is made P-type, and the inside is made to have an I-type intrinsic or substantially intrinsic conductivity type, and further, as described above, the gate insulating film, the gate electrode, and the source / drain may be formed. By doing so, the end portion of the island-shaped region under the gate electrode can also be a fully crystallized P or P -type region, and leakage between the N-type source / drain can be prevented.

【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(図ではゲイト
電極に垂直な断面)および313b(図ではゲイト電極
に平行な断面)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。本発明のTFTにより、オフ電流を1pAま
たはそれ以下とすることができ、十分な機能を有せしめ
ることができた。
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 TFTs 313a (cross section perpendicular to the gate electrode in the figure) and 313b (cross section parallel to the gate electrode in the figure) are 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. With the TFT of the present invention, the off current can be set to 1 pA or less, and a sufficient function can be provided.

【0026】〔実施例3〕 図4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)40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. An underlayer film 41 of silicon oxide having a thickness of 2000 Å was formed on a substrate (Corning 7059) 40 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. 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ホウ素を導入した。ホウ素の導入
にはプラズマドーピング法を用いた。この結果、P型の
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, boron was introduced using this resist as a mask. A plasma doping method was used to introduce boron. As a result, P-type 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(先にホウ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-on-island region (the region where boron 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20〜60°であった。エッチングにおい
て、比率CF4 /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ホウ素を導入した。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
してはジボラン(B2 6 )を用い、加速電圧20〜6
0kV、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、1×1014〜5×1016cm-2
例えば、1×1015cm-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、64b、64c、64dに選択的にホウ素が
ドーピングされた。(図6(A)) さらに、プラズマドーピング法によって、連続的に窒素
をドーピングした。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、1×1014〜5×1016cm-2、例えば、1×10
14cm-2とした。この結果、シリコン領域のエッヂ部6
4a、64b、64c、64dに窒素がドーピングされ
た。
As a result, as shown in FIG. 6A, island-shaped silicon regions 62a and 62b were obtained, but the edge portions thereof were tapered as shown in the figure. The angle of this taper was 20 to 60 °. In etching, if the ratio CF 4 / O 2 becomes large, such a tapered edge could not be obtained. Next, boron was introduced using this resist as a mask. A plasma doping method was used to introduce nitrogen. Diborane (B 2 H 6 ) was used as the doping gas, and the acceleration voltage was 20 to 6
It was accelerated at 0 kV, for example 20 kV, and introduced into the silicon region. The dose amount is 1 × 10 14 to 5 × 10 16 cm -2 ,
For example, it is set to 1 × 10 15 cm −2 . As a result, boron was selectively doped into the edge portions 64a, 64b, 64c, and 64d in the silicon region which had no resist or was thin. (FIG. 6A) Further, nitrogen was continuously doped by the plasma doping method. Nitrogen (N 2 ) is used as the doping gas, and the acceleration voltage is 20 to 60 kV, for example, 20.
It was accelerated in kV and introduced into the silicon region. The dose amount is 1 × 10 14 to 5 × 10 16 cm -2 , for example, 1 × 10
It was 14 cm -2 . As a result, the edge portion 6 of the silicon region is
4a, 64b, 64c and 64d were doped with nitrogen.

【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、プラズマ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(燐)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 (phosphorus) were implanted into the active semiconductor layers 62a and 62b of the TFT by the plasma doping method using the photoresists 67a and 67b as masks to form N-type sources 68a and drains 68b. Here, since the gate electrode 66a is located inside the photoresist 67a by the distance x, the gate electrode and the source / drain are in an offset state as shown in the figure. 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、薄膜半導体素子の歩留
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素
子は、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 the gate and the drain and between the gate and the 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。また、本実施例はTFTを主として示
した。しかし、他の回路素子、例えば、1つの島状領域
に複数のゲート電極を有せしめた薄膜集積回路、スタッ
クトゲイト型TFT、ダイオード、抵抗、キャパシタ、
またはこれを集積化した薄膜半導体回路に応用すること
が可能であ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. Further, this embodiment mainly shows the TFT. However, other circuit elements, such as a thin film integrated circuit having a plurality of gate electrodes in one island region, a stacked gate type TFT, a diode, a resistor, a capacitor,
Needless to say, it can be applied to a thin film semiconductor circuit in which this is integrated. Thus, the present invention is an industrially useful invention.

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

【図1】 本発明の薄膜半導体装置(TFT)の構成
例を示す。
FIG. 1 shows a configuration example of a thin film semiconductor device (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】 従来の薄膜半導体装置(TFT)の構成例
を示す。
FIG. 5 shows a configuration example of a conventional thin film semiconductor device (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(不純物領域とは逆の導電型
の不純物を含む) 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 (opposite impurity region) Conductive impurities are included) 15 ... Gate insulating film 16 ... Island semiconductor region end 17 ... Gate electrode 18 ... Source / drain electrode

───────────────────────────────────────────────────── 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 8617−4M H01L 21/265 S 9056−4M 29/78 311 S ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 5 Identification code Internal reference number FI technical display location 8617-4M H01L 21/265 S 9056-4M 29/78 311 S

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 絶縁表面を有する基板上に形成された島
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
領域の外側周辺部のうち、前記ゲイト電極の下の部分の
導電型は、前記半導体領域のソース、ドレイン領域の導
電形と逆の導電形であ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 formed on a substrate having an insulating surface, and a gate electrode traversing the semiconductor region, wherein: The thin-film semiconductor device is characterized in that the conductivity type of the portion below the gate electrode is opposite to the conductivity type of the source and drain regions of the semiconductor 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、ソース、ドレイン領
域の導電型と逆の導電型である領域の幅は、0.05〜
5μm、好ましくは、0.1〜1μmであることを特徴
とする薄膜半導体装置。
3. The width of the region having a conductivity type opposite to that of the source and drain regions is 0.05 to 5.
The thin film semiconductor device has a thickness of 5 μm, preferably 0.1 to 1 μm.
【請求項4】 請求項1において、島状の半導体薄膜の
うち、ソース、ドレイン領域とは逆の導電形を示す部分
と実質的に同じ部分に酸素、炭素、窒素のうち、少なく
とも1つの元素を有していることを特徴とする薄膜半導
体装置。
4. The island-shaped semiconductor thin film according to claim 1, wherein at least one element of oxygen, carbon, and nitrogen is present in a portion substantially the same as a portion showing a conductivity type opposite to that of the source / drain region. A thin-film semiconductor device having:
【請求項5】 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、ソース、ドレイン領域とは逆
の導電形を示す不純物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、前記ゲイト電極をマスクとして自己整合的に前記薄
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。
5. A step of forming an island-shaped thin film semiconductor region, and an impurity having a conductivity type opposite to those of the source and drain regions is selected in at least a portion of the peripheral portion of the thin film semiconductor region where the gate electrode crosses. Step, a step of forming a gate electrode across the thin film semiconductor region, and a step of forming impurities into the thin film semiconductor region in a self-aligned manner using the gate electrode as a mask to form source and drain regions. A method of manufacturing a thin film semiconductor device, comprising:
【請求項6】 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ソース、ドレイン領域とは逆
の導電形を示す不純物を導入する工程と、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。
6. A step of forming an island-shaped thin film semiconductor region using a semiconductor material in a substantially amorphous state, and an impurity having a conductivity type opposite to that of a source / drain region 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7】 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、N型もしくはP型の不純物
の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。
7. A step of directly or indirectly forming a mask material on a non-single-crystal semiconductor thin film and performing island-shaped patterning by a photolithography method, and a step of forming the mask material by a dry etching method or a wet etching method. Etching the semiconductor thin film into islands according to a pattern, and accelerating and irradiating ions of N-type or P-type impurities with the mask material left on the island-shaped semiconductor thin film. A step of forming a gate electrode across the semiconductor thin film, the method for manufacturing a thin film semiconductor device.
【請求項8】 請求項7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。
8. The method for manufacturing a thin film semiconductor device according to claim 7, wherein the island-shaped semiconductor thin film has a tapered edge.
【請求項9】 請求項8において、N型もしくはP型の
不純物のイオンを加速して照射する工程の前後、もしく
は同時に、島状の半導体薄膜のN型もしくはP型の不純
物のイオンの照射された領域と実質的に同じ領域に酸
素、炭素、窒素のうち、少なくとも1つの元素を導入す
る工程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。
9. The irradiation of N-type or P-type impurity ions to an island-shaped semiconductor thin film is performed before or after the step of accelerating and irradiating ions of N-type or P-type impurities according to claim 8. And a step of introducing at least one element of oxygen, carbon, and nitrogen into a region substantially the same as the above region.
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Cited By (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07176753A (en) * 1993-12-17 1995-07-14 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Thin-film semiconductor device and its manufacture
JP2007227955A (en) * 1996-07-11 2007-09-06 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device
WO2009037896A1 (en) * 2007-09-18 2009-03-26 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device
US7573090B2 (en) 2006-03-31 2009-08-11 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Nonvolatile semiconductor memory device and manufacturing method thereof
US7598526B2 (en) 2006-03-08 2009-10-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof
US7851296B2 (en) 2007-03-23 2010-12-14 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Nonvolatile semiconductor memory device
US8129232B2 (en) 1996-07-11 2012-03-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing the same
US8368142B2 (en) 1996-10-15 2013-02-05 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing the same
US8603870B2 (en) 1996-07-11 2013-12-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing the same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5688317A (en) * 1979-12-20 1981-07-17 Fujitsu Ltd Manufacture of semiconductor device
JPS60113971A (en) * 1983-11-26 1985-06-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd Thin-film field-effect type semiconductor device and manufacture thereof
JPS6199347A (en) * 1984-10-19 1986-05-17 Fujitsu Ltd Manufacture of semiconductor device
JPS6312160A (en) * 1986-07-03 1988-01-19 Fujitsu Ltd Method for forming island shaped soi channel stopper

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5688317A (en) * 1979-12-20 1981-07-17 Fujitsu Ltd Manufacture of semiconductor device
JPS60113971A (en) * 1983-11-26 1985-06-20 Matsushita Electric Ind Co Ltd Thin-film field-effect type semiconductor device and manufacture thereof
JPS6199347A (en) * 1984-10-19 1986-05-17 Fujitsu Ltd Manufacture of semiconductor device
JPS6312160A (en) * 1986-07-03 1988-01-19 Fujitsu Ltd Method for forming island shaped soi channel stopper

Cited By (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07176753A (en) * 1993-12-17 1995-07-14 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Thin-film semiconductor device and its manufacture
US8129232B2 (en) 1996-07-11 2012-03-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP2007227955A (en) * 1996-07-11 2007-09-06 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor device
US8603870B2 (en) 1996-07-11 2013-12-10 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing the same
US8368142B2 (en) 1996-10-15 2013-02-05 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and method of manufacturing the same
US9029864B2 (en) 2006-03-08 2015-05-12 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof
US7598526B2 (en) 2006-03-08 2009-10-06 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof
US8294157B2 (en) 2006-03-08 2012-10-23 Semiconducter Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method thereof
US7573090B2 (en) 2006-03-31 2009-08-11 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Nonvolatile semiconductor memory device and manufacturing method thereof
US8049266B2 (en) 2006-03-31 2011-11-01 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Nonvolatile semiconductor memory device and manufacturing method thereof
US8310000B2 (en) 2006-03-31 2012-11-13 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Nonvolatile semiconductor memory device and manufacturing method thereof
US7858474B2 (en) 2006-03-31 2010-12-28 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Nonvolatile semiconductor memory device and manufacturing method thereof
US8350313B2 (en) 2007-03-23 2013-01-08 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Nonvolatile memory transistor
US7851296B2 (en) 2007-03-23 2010-12-14 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Nonvolatile semiconductor memory device
WO2009037896A1 (en) * 2007-09-18 2009-03-26 Sharp Kabushiki Kaisha Semiconductor device manufacturing method and semiconductor device

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