JPH08139332A - Apparatus and method for manufacturing semiconductor device - Google Patents
Apparatus and method for manufacturing semiconductor deviceInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、絶縁ゲイト型電界効果
トランジスタのゲイト電極およびそれから延びる配線
(ゲイト配線)の構造に関する。本発明は、特に薄膜半
導体を用いたものに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a gate electrode of an insulating gate type field effect transistor and a wiring (gate wiring) extending from the gate electrode. The present invention particularly relates to one using a thin film semiconductor.
【0002】[0002]
【従来の技術】絶縁基板上に形成された薄膜半導体を用
いた絶縁ゲイト型電界効果トランジスタ(以下単にTF
Tという)が知られている。このTFTは、アクティブ
マトリックス型の液晶表示装置の画素電極のスイッチン
グ素子として、あるいは周辺ドライバー回路の駆動素子
として用いられる。また、イメージセンサーやその他集
積回路にも利用することができる。2. Description of the Related Art An insulating gate type field effect transistor (hereinafter simply referred to as TF) using a thin film semiconductor formed on an insulating substrate.
(T) is known. This TFT is used as a switching element of a pixel electrode of an active matrix type liquid crystal display device or a driving element of a peripheral driver circuit. It can also be used in image sensors and other integrated circuits.
【0003】TFTの構造として、図1に示すような構
造が提案されている。図1(A)に示されるものはボト
ムゲイト型と呼ばれるもので、アルミニウムを主成分と
するゲイト電極1と同じ層内のゲイト配線2の上にゲイ
ト絶縁膜5、さらには、半導体活性層6が形成される。
活性層は非晶質あるいは結晶性を有した珪素薄膜が用い
られる。ソース8、ドレイン9が活性層6を挟んでゲイ
ト電極1と逆側に存在するのでスタガー型であり、ボト
ムゲイトのスタガー型であるので、逆スタガー型とも呼
ばれる。ソース、ドレインには配線10、11が接続さ
れる。ソース/ドレインのエッチングの際に、活性層を
分断してしまわないように、エッチングストッパー7が
設けられることもある。As a structure of a TFT, a structure as shown in FIG. 1 has been proposed. What is shown in FIG. 1A is called a bottom gate type, in which a gate insulating film 5 and a semiconductor active layer 6 are formed on a gate wiring 2 in the same layer as a gate electrode 1 containing aluminum as a main component. Is formed.
An amorphous or crystalline silicon thin film is used for the active layer. Since the source 8 and the drain 9 are on the opposite side of the gate electrode 1 with the active layer 6 interposed therebetween, the source 8 and the drain 9 are stagger type and are also bottom gate stagger type, so they are also called inverted stagger type. Wirings 10 and 11 are connected to the source and drain. An etching stopper 7 may be provided so as not to divide the active layer during the source / drain etching.
【0004】ここで、ゲイト電極1と活性層6、あるい
は、ゲイト配線2と上層の配線11との絶縁は、主とし
てゲイト絶縁膜5によって保たれるが、より絶縁性を向
上させるため、陽極酸化物被膜3、4をゲイト電極・配
線の表面に形成することがおこなわれている。これは陽
極酸化物、特にバリヤ型の陽極酸化物はピンホールが無
く、その耐圧が陽極酸化の最高電圧と同程度となるから
である。Here, the insulation between the gate electrode 1 and the active layer 6 or between the gate wiring 2 and the upper wiring 11 is mainly maintained by the gate insulating film 5. However, in order to further improve the insulating property, anodic oxidation is performed. Material coatings 3 and 4 are formed on the surfaces of the gate electrodes and wirings. This is because anodic oxides, especially barrier type anodic oxides, have no pinholes and the breakdown voltage thereof is almost the same as the maximum voltage of anodic oxidation.
【0005】図1(B)に示される構造のものはトップ
ゲイト型と呼ばれる。すなわち、島状の薄膜半導体活性
層21には、ソース22、ドレイン23とチャネル形成
領域が設けられ、活性層を覆ってゲイト絶縁膜24が形
成され、その上に、アルミニウムを主成分とするゲイト
電極25およひゲイト配線26が設けられる。ソース/
ドレインがゲイト電極と同じ面内にあるのでコプラナー
型ともよばれる。そして、ゲイト電極・配線を覆って、
層間絶縁物29が形成され、その上に上層の配線30、
31が設けられる。この場合にも上層の配線とゲイト配
線との絶縁性を向上させるために、ゲイト電極・配線の
表面を陽極酸化することにより陽極酸化物被膜27、2
8を設けることが提案されている。The structure shown in FIG. 1B is called a top gate type. That is, the island-shaped thin film semiconductor active layer 21 is provided with a source 22, a drain 23 and a channel forming region, a gate insulating film 24 is formed so as to cover the active layer, and a gate containing aluminum as a main component is formed thereon. An electrode 25 and a gate wiring 26 are provided. Source/
It is also called a coplanar type because the drain is in the same plane as the gate electrode. And, covering the gate electrode and wiring,
An interlayer insulator 29 is formed, and an upper layer wiring 30,
31 is provided. Also in this case, in order to improve the insulation between the upper layer wiring and the gate wiring, the anodic oxide coatings 27, 2 are formed by anodizing the surface of the gate electrode / wiring.
It is proposed to provide 8.
【0006】さらに、陽極酸化によって、ゲイト電極が
後退することを利用して、ソース/ドレインとゲイト電
極の間を距離xだけ離したオフセットゲイト構造とする
ことも提案されている。(特開平5−267667) すなわち、ゲイト電極25の周囲に設けられた酸化物層
27の厚さを利用して、オフセットゲイト領域が形成さ
れる。図1(B)に示す構造においては、ソース22と
ドレイン23とをイオン注入法、またはイオンドープ法
によって形成すれば、ゲイト電極25とその周囲の酸化
物層27がマスクとなる。Further, it has been proposed to use an offset gate structure in which the source / drain and the gate electrode are separated by a distance x by utilizing the fact that the gate electrode recedes due to anodic oxidation. (JP-A-5-267667) That is, the offset gate region is formed by utilizing the thickness of the oxide layer 27 provided around the gate electrode 25. In the structure shown in FIG. 1B, when the source 22 and the drain 23 are formed by an ion implantation method or an ion doping method, the gate electrode 25 and the oxide layer 27 around it become a mask.
【0007】この結果、ソース/ドレインに挟まれた領
域にはチャネルとしては機能せず、さりとてソース/ド
レインとしても機能しない領域がソース/ドレインに隣
接して形成される。この領域はオフセットゲイト領域と
呼ばれ、チャネル−ドレイン間あるいはチャネル−ソー
ス間における電界集中を緩和する作用を担う。このオフ
セットゲイト領域を設けることによって、逆方向バイア
ス印加時におけるオフ電流の低減、オン/オフ比の向上
といった効果を得ることができる。As a result, a region which does not function as a channel and which does not function as a source / drain is formed adjacent to the source / drain in the region sandwiched between the source / drain. This region is called an offset gate region and has a function of relaxing electric field concentration between the channel and the drain or between the channel and the source. By providing this offset gate region, it is possible to obtain effects such as reduction of off current and improvement of on / off ratio when reverse bias is applied.
【0008】逆に、このオフセットゲイト領域の幅(酸
化物層27の厚さで決まる)によって、TFTの特性を
ある程度制御できる。逆に、酸化物層27の厚さを制御
性良く形成できない場合、TFTの特性にはバラツキが
生じてしまう。また、図1(A)の場合も、図1(B)
の場合も、配線層間の絶縁性向上のために陽極酸化物被
膜を用いる場合には、陽極酸化物としては緻密な耐圧の
高いものが要求され、また、そのバラツキは小さいこと
が望まれる。On the contrary, the width of the offset gate region (determined by the thickness of the oxide layer 27) can control the TFT characteristics to some extent. On the contrary, when the thickness of the oxide layer 27 cannot be formed with good controllability, the TFT characteristics vary. In addition, in the case of FIG.
Also in this case, when an anodic oxide coating is used to improve the insulation between wiring layers, a dense anodic oxide having a high breakdown voltage is required, and its variation is desired to be small.
【0009】このような目的のバリヤ型陽極酸化物は、
アルミニウムのゲイト電極・配線を、例えば3%の酒石
酸のエチレングリコール溶液(アンモニアで中性にpH
調整したもの)中に基板を浸し、1〜10V/分、例え
ば4V/分で電圧を120V以上に上昇させることによ
って形成される。また、TFTの作製工程においては、
加熱工程や、フラッシュランプ光、レーザー光が照射さ
れる工程が必要とされるが、このような工程において
は、酸化物層が耐性(耐レーザー性、耐熱性)を有する
ことも必要とされる。The barrier type anodic oxide for such purpose is
The aluminum gate electrode / wiring is, for example, a 3% tartaric acid ethylene glycol solution (pH adjusted to neutral with ammonia).
It is formed by immersing the substrate in an adjusted one) and raising the voltage to 120 V or more at 1 to 10 V / min, for example, 4 V / min. Further, in the manufacturing process of the TFT,
A heating step and a step of irradiating with flash lamp light and laser light are required, but in such a step, it is also necessary that the oxide layer has resistance (laser resistance, heat resistance). .
【0010】本発明者らによる数々の実験によれば、ゲ
イト電極・配線として純粋なアルミニウム材料を用いた
場合、陽極酸化工程において、アルミニウムの異常成長
(ヒロックという)が発生する、という問題があった。
また、このようにして得られたアルミニウム膜の表面に
陽極酸化物が形成された構造においては、特に陽極酸化
物が薄い場合には、レーザー光等の強力な光の照射に対
する耐性(耐レーザー性)が弱い、耐熱性がない。(す
なわち、ヒロックが発生して、陽極酸化物層が破壊され
る。特に350℃以上の熱処理では顕著にヒロックが発
生した。)という問題があることも明らかになった。According to various experiments conducted by the present inventors, when a pure aluminum material is used for the gate electrode / wiring, there is a problem that abnormal growth of aluminum (called hillock) occurs in the anodizing process. It was
In addition, in the structure in which the anodic oxide is formed on the surface of the aluminum film thus obtained, particularly when the anodic oxide is thin, resistance to irradiation with strong light such as laser light (laser resistance ) Is weak and does not have heat resistance. (That is, hillocks are generated and the anodic oxide layer is destroyed. Especially, hillocks are remarkably generated in the heat treatment at 350 ° C. or more.).
【0011】上記の問題は、大きなエネルギーが与えら
れた際、原子レベルにおいてアルミニウムの原子が容易
に動き回ることに起因するものと考えられえる。この問
題を解決するには、アルミニウムより融点の高い材料を
微量に添加して、原子レベルにおけるアルミニウムの動
きを抑制する方法が考えられる。そこで、アルミニウム
中にSiやPdを添加する方法が考えられる。このよう
な元素の添加によってヒロックの発生は抑制され、耐熱
性は向上する。It can be considered that the above problems are caused by the fact that aluminum atoms easily move around at the atomic level when a large amount of energy is applied. To solve this problem, a method of suppressing the movement of aluminum at the atomic level by adding a trace amount of a material having a melting point higher than that of aluminum can be considered. Therefore, a method of adding Si or Pd to aluminum can be considered. The addition of such an element suppresses the generation of hillocks and improves the heat resistance.
【0012】しかしながら、SiやPdは、アルミニウ
ムに比較してイオン化率が低いので、陽極酸化工程にお
いて、陽極酸化物を厚くできないという問題がある。ま
た、アルミニウムが酸化する速さに比較して周期律表IV
b 族の元素であるSiや周期律表VIII族元素であるPd
の酸化の速さは遅いので、酸化が一様に進まず、酸化物
層の厚さが不均一で、緻密な酸化物層が形成できないと
いう問題(実施例3参照)がある。この結果、かえって
耐レーザー性が低下する。また、このようなアルミニウ
ム材料を用いて、図1(B)に示すようなTFTを形成
する場合には、陽極酸化物層27の厚さが、場所によっ
てまちまちなため、オフセット領域の幅がばらつくとい
う問題もある。However, since Si and Pd have a lower ionization rate than aluminum, there is a problem that the anodic oxide cannot be thickened in the anodizing step. In addition, the periodic table IV
Si which is an element of group b and Pd which is an element of group VIII of the periodic table
However, there is a problem that the oxidation does not proceed uniformly, the thickness of the oxide layer is not uniform, and a dense oxide layer cannot be formed (see Example 3). As a result, the laser resistance is rather lowered. Further, when a TFT as shown in FIG. 1B is formed using such an aluminum material, the thickness of the anodic oxide layer 27 varies depending on the location, so that the width of the offset region varies. There is also a problem.
【0013】[0013]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記数々の
問題点を解決することを課題とする。特に、陽極酸化工
程において、酸化物層を緻密にしかも均一に再現性良く
形成し、しかも後の加熱工程やレーザー光を照射する工
程における耐性を高めることを課題とする。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to solve the above problems. In particular, in the anodizing step, it is an object to form the oxide layer densely and uniformly with good reproducibility, and to increase the resistance in the subsequent heating step and laser beam irradiation step.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本発明は、アルミニウム
ににIIIa族元素を0.01重量%〜1.0重量%添加す
ることによって、酸化工程や加熱工程におけるアルミニ
ウムの異常成長を防止できるものである。ここでいうII
Ia族元素とは、Sc、Y、ランタノイド、アクチノイド
である。特に本発明は、アルミニウム中にSc(スカン
ジウム)を0.05重量%〜0.40重量%、好ましく
は、0.1重量%〜0.25重量%添加したことを特徴
とする。The present invention is capable of preventing abnormal growth of aluminum in an oxidation step or a heating step by adding 0.01% by weight to 1.0% by weight of a Group IIIa element to aluminum. Is. II here
Group Ia elements are Sc, Y, lanthanoids, and actinides. Particularly, the present invention is characterized in that Sc (scandium) is added to aluminum in an amount of 0.05% by weight to 0.40% by weight, preferably 0.1% by weight to 0.25% by weight.
【0015】濃度が0.05重量%以下とすると、耐熱
性が十分でなく、350℃,1時間でヒロックの発生が
見られる。これらの材料のエッチングには従来と同様に
ウェットエッング、ドライエッチングを用いることがで
きる。ドライエッチングをおこなう場合には、条件によ
って添加元素(スカンジウム等)が残査として残る場
合、特にこの量が0.40重量%以上あると、ドライエ
ッチングでエッチングされた表面に残さが残ってしまう
場合もあるが、これは純水で洗浄することによって除去
できる。When the concentration is 0.05% by weight or less, the heat resistance is not sufficient, and hillocks are generated at 350 ° C. for 1 hour. For etching these materials, wet etching or dry etching can be used as in the conventional case. When dry etching is performed, additional elements (such as scandium) remain as a residue depending on the conditions, and especially when this amount is 0.40 wt% or more, the residue remains on the surface etched by dry etching. However, this can be removed by washing with pure water.
【0016】[0016]
【作用】このような不純物の添加されたアルミニウムを
用いてその陽極酸化をおこなった場合には緻密で均一な
厚さの陽極酸化物層が得られる。また、陽極酸化工程に
おいて、アルミの異常成長を防止することもできる。S
cの他には、Y、La、ランタノイドを利用することが
できる。その結果、陽極酸化工程を制御性良く、しかも
再現性よく行うことができ、このような陽極酸化工程に
よって図1(B)に示すようなオフセット領域を有する
TFTを作製した場合には、オフセット領域の幅が均一
な(すなわち、特性の均一な)TFTが得られる。When the anodic oxidation is carried out by using the aluminum containing such impurities, a dense and uniform anodic oxide layer can be obtained. Further, it is possible to prevent abnormal growth of aluminum in the anodizing step. S
Besides c, Y, La and lanthanoids can be used. As a result, the anodic oxidation process can be performed with good controllability and reproducibility. When a TFT having an offset region as shown in FIG. A TFT having a uniform width (that is, uniform characteristics) can be obtained.
【0017】Scは、イオン化率がアルミニウムに比較
して高く、陽極酸化工程において、アルミニウムの酸化
を妨げることがない。従って、緻密な酸化物層を形成す
ることができるのである。また、原子レベルにおけるア
ルミニウムの動きを抑制する効果も高いので、加熱もし
くは陽極酸化工程でのヒロックの発生を抑制できる。ま
た、陽極酸化物層は緻密で表面が滑らかであり、また、
陽極酸化物層とアルミニウム膜界面の表面状態も凹凸が
少ないので、光の反射に優れ、耐レーザー性を高めるこ
とになる。Sc has a higher ionization rate than aluminum and does not interfere with the oxidation of aluminum in the anodizing step. Therefore, a dense oxide layer can be formed. Further, since the effect of suppressing the movement of aluminum at the atomic level is also high, it is possible to suppress the generation of hillocks in the heating or anodizing process. The anodic oxide layer is dense and has a smooth surface.
Since the surface state of the interface between the anodic oxide layer and the aluminum film has few irregularities, it excels in light reflection and enhances laser resistance.
【0018】以上のことは、厚さが1200Å以下の薄
い陽極酸化物を形成する場合にもあてはまる。従来のS
iあるいはPdを添加した陽極酸化物層はある程度の厚
さ(通常は2000Å以上)がないと、耐熱性、耐レー
ザー性を期待できなかった。これは、前記のように陽極
酸化物の表面に凹凸があり、また、陽極酸化物も薄いと
ころと厚いところがあり、加熱、レーザー照射によっ
て、薄いところから陽極酸化物層が破壊されるからであ
る。しかしながら、本発明のIIIa族元素を添加すると、
陽極酸化が均一に進行するために、上記のような凹凸は
ほとんど生じなかった。このため、300〜1200Å
という薄い陽極酸化物層であっても、耐熱性、耐レーザ
ー性に優れたものが得られた。The above applies to the case of forming a thin anodic oxide having a thickness of 1200 Å or less. Conventional S
The heat resistance and laser resistance could not be expected unless the anodic oxide layer containing i or Pd had a certain thickness (usually 2000 Å or more). This is because the surface of the anodic oxide is uneven as described above, and the anodic oxide is thin and thick, and the thin anodic oxide layer is destroyed by heating and laser irradiation. . However, when the Group IIIa element of the present invention is added,
Since the anodization progresses uniformly, the above-mentioned unevenness hardly occurs. Therefore, 300 ~ 1200Å
Even with such a thin anodic oxide layer, one having excellent heat resistance and laser resistance was obtained.
【0019】[0019]
【実施例】 〔実施例1〕本実施例は図2(A)〜(E)に示される
ように、ガラス基板201上に形成された非晶質珪素を
用いたボトムゲイト型TFT回路を形成する例である。
本実施例の構成は、アクティブ型の液晶表示装置の画素
電極のスイッチング素子に応用することができる。Example 1 In this example, as shown in FIGS. 2A to 2E, a bottom gate type TFT circuit using amorphous silicon formed on a glass substrate 201 is formed. This is an example.
The configuration of this embodiment can be applied to the switching element of the pixel electrode of the active type liquid crystal display device.
【0020】図2に本実施例の作製工程の断面図を示
す。まず、基板(コーニング7059)201上にプラ
ズマCVD法によって厚さ2000Åの窒化珪素の下地
膜202を形成した。CVDの原料ガスとしてはアンモ
ニア(NH3 )とモノシラン(SiH4 )を用い、成膜
時の基板温度は300〜450℃、例えば350℃とし
た。基板は、下地膜の成膜の前もしくは後に、歪み温度
よりも高い温度でアニールをおこなった後、0.1〜
1.0℃/分で歪み温度以下まで徐冷すると、その後の
温度上昇を伴う工程(例えば、後の赤外光照射を含む)
での基板の収縮が少なく、マスク合わせが用意となる。
コーニング7059基板では、620〜660℃で1〜
4時間アニールした後、0.1〜1.0℃/分、好まし
くは、0.03〜0.3℃/分で徐冷し、400〜50
0℃まで温度が低下した段階で取り出すとよい。FIG. 2 shows a cross-sectional view of the manufacturing process of this embodiment. First, a 2000-Å-thick silicon nitride base film 202 was formed on a substrate (Corning 7059) 201 by a plasma CVD method. Ammonia (NH 3 ) and monosilane (SiH 4 ) were used as source gases for CVD, and the substrate temperature during film formation was 300 to 450 ° C., for example 350 ° C. The substrate is annealed at a temperature higher than the strain temperature before or after the formation of the base film, and then the
When gradually cooled down to a strain temperature or less at 1.0 ° C./min, a process involving a subsequent temperature rise (eg, including subsequent infrared light irradiation)
Substrate shrinkage is small and mask alignment is ready.
For Corning 7059 substrate, 1 to 620 to 660 ° C
After annealing for 4 hours, it is gradually cooled at 0.1 to 1.0 ° C./min, preferably 0.03 to 0.3 ° C./min, and 400 to 50.
It is recommended to take out when the temperature has dropped to 0 ° C.
【0021】引き続いて、スパッタリング法によって、
厚さ3000〜8000Å、例えば4000Åのアルミ
ニウムを成膜した。このアルミニウム中には、0.2%
重量のScが含有させる。このアルミニウム中に含有さ
せる材料としては、周期律表III a族の希土類元素を利
用することができる。またその含有量は、0.05〜
0.40重量%、好ましくは、0.1〜0.25重量%
とすることができる。Subsequently, by the sputtering method,
A film of aluminum having a thickness of 3000 to 8000 Å, for example 4000 Å, was formed. 0.2% in this aluminum
By weight Sc is included. As a material to be contained in this aluminum, a rare earth element of Group IIIa of the periodic table can be used. The content is 0.05 to
0.40% by weight, preferably 0.1-0.25% by weight
Can be
【0022】そしてアルミニウム膜をパターニング・エ
ッチングして、ゲイト電極203、ゲイト配線204を
形成した。エッチングにはウェットエッチング法を用い
た。さらに、このアルミニウムの電極の表面を陽極酸化
して、表面に酸化物層205、206を形成した。この
陽極酸化は、酒石酸が1〜5%含まれたpH=6.9〜
7.1のエチレングリコール溶液中で行った。この際、
4V/分で電圧を150Vまで上昇させることによって
陽極酸化を行った。得られた酸化物層205、206の
厚さは2000Åであった。(図2(A))Then, the aluminum film was patterned and etched to form a gate electrode 203 and a gate wiring 204. A wet etching method was used for etching. Further, the surface of the aluminum electrode was anodized to form oxide layers 205 and 206 on the surface. This anodization is carried out at a pH of 6.9 containing tartaric acid of 1 to 5%.
It was carried out in the ethylene glycol solution of 7.1. On this occasion,
Anodization was performed by raising the voltage to 150V at 4V / min. The thickness of the obtained oxide layers 205 and 206 was 2000Å. (Fig. 2 (A))
【0023】その後、プラズマCVD法によって厚さ3
000Åの窒化珪素膜207をゲイト絶縁膜として成膜
した。ゲイト電極・配線の表面には陽極酸化物層が形成
されているので、この成膜においてヒロックが発生する
ことはなった。After that, a thickness of 3 is formed by the plasma CVD method.
A 000Å silicon nitride film 207 was formed as a gate insulating film. Since an anodic oxide layer was formed on the surface of the gate electrode / wiring, no hillock was generated in this film formation.
【0024】そして、プラズマCVD法によって、厚さ
200〜500Å、例えば300Åの真性(I型)の非
晶質珪素膜208を成膜した。さらに、その上にプラズ
マCVD法によって厚さ1000〜3000Å、例えば
2000Åの窒化珪素膜を堆積した。そして、パターニ
ングしたのち、窒化珪素膜を熱燐酸でエッチングし、エ
ッチングストッパー209を形成した。(図2(B))Then, an intrinsic (I-type) amorphous silicon film 208 having a thickness of 200 to 500 Å, for example, 300 Å was formed by the plasma CVD method. Further, a silicon nitride film having a thickness of 1000 to 3000 Å, for example 2000 Å, was deposited thereon by a plasma CVD method. Then, after patterning, the silicon nitride film was etched with hot phosphoric acid to form an etching stopper 209. (FIG. 2 (B))
【0025】その後、プラズマCVD法によって、厚さ
1000〜4000Åの微結晶のN型珪素膜210を成
膜した。本実施例では、珪素膜の厚さは2000Åとし
た。原料ガスとしては、モノシランもしくはジシラン
(Si2 H6 )にフォスフィン(PH3 )を1〜5体積
%混合したものを用いた。(図2(C)) この工程はほぼ真性の非晶質珪素膜を堆積したのち、イ
オンドーピング法(プラズマドーピング法とも言う)に
よって、N導電型を付与する不純物を添加する方法を採
用してもよい。Thereafter, a microcrystalline N-type silicon film 210 having a thickness of 1000 to 4000 Å was formed by the plasma CVD method. In this embodiment, the thickness of the silicon film is 2000Å. As the raw material gas, a mixture of monosilane or disilane (Si 2 H 6 ) and 1 to 5 volume% of phosphine (PH 3 ) was used. (FIG. 2C) In this step, a method of depositing an almost intrinsic amorphous silicon film and then adding an impurity imparting N conductivity type by an ion doping method (also referred to as a plasma doping method) is adopted. Good.
【0026】そして、N型珪素膜210および真性珪素
膜208をドライエッチングして、活性層211、ソー
ス212、ドレイン213を形成した。なお、エッチン
グストッパー209はエッチング速度が十分に小さいの
で、その下の活性層がエッチングされることはなかっ
た。(図2(D))Then, the N-type silicon film 210 and the intrinsic silicon film 208 are dry-etched to form an active layer 211, a source 212 and a drain 213. Since the etching rate of the etching stopper 209 was sufficiently low, the active layer thereunder was not etched. (Fig. 2 (D))
【0027】続いて、金属材料、例えば、チタンとアル
ミニウムの多層膜によってTFTの電極・配線214、
215を形成した。以上のようにしてTFT216を完
成させた。その際、ゲイト配線217と上層の配線21
5との交差部217においては、緻密な陽極酸化物被膜
206が存在していたこともあり、配線間のショートは
ほとんどなかった。また、TFTにおいても、ゲイト電
極と活性層とのショートは皆無であった。(図2
(E))Then, a TFT electrode / wiring 214 is formed of a metal material, for example, a multilayer film of titanium and aluminum,
215 was formed. The TFT 216 was completed as described above. At that time, the gate wiring 217 and the upper wiring 21
At the intersection 217 with 5, the dense anodic oxide coating 206 was present, and there was almost no short circuit between the wirings. Also in the TFT, there was no short circuit between the gate electrode and the active layer. (Fig. 2
(E))
【0028】〔実施例2〕本実施例の作製工程を図3に
示す。まず図3(A)に示すようにガラス基板(アルミ
ナ珪酸ガラス、本実施例ではコーニング1737)30
1上に下地膜として酸化珪素膜302を2000Åの厚
さにスパッタ法またはプラズマCVD法で成膜した。次
に燐をドープしてN型の導電型とした非晶質珪素膜を3
000Åの厚さにプラズマCVD法または減圧熱CVD
法で成膜し、これをエッチングして、島状領域303、
304を形成した。これはTFTのソース/ドレインと
なるものである。[Embodiment 2] The manufacturing process of this embodiment is shown in FIG. First, as shown in FIG. 3A, a glass substrate (alumina silicate glass, Corning 1737 in this embodiment) 30 is used.
A silicon oxide film 302 having a thickness of 2000 Å was formed as a base film on 1 by a sputtering method or a plasma CVD method. Next, an amorphous silicon film made of N-type conductivity by doping with phosphorus
Plasma CVD method or low pressure thermal CVD to a thickness of 000Å
Film is formed by a method and is etched to form island regions 303,
304 was formed. This is the source / drain of the TFT.
【0029】その後、プラズマCVD法または減圧熱C
VD法で厚さ500Åの非晶質珪素膜305を形成し
た。そして、珪素膜を500〜650℃、例えば、55
0℃で4時間の熱アニールをおこなうことにより、結晶
化させた。熱アニールに際しては、特開平6−2441
04に示されるように、ニッケル、コバルト、パラジウ
ム、鉄、白金等の金属元素を微量添加すると、これらの
金属の触媒作用によりより低温、短時間で結晶化が進行
する。次にゲイト絶縁膜として酸化珪素膜306をプラ
ズマCVD法により、3000Åの厚さに成膜した。そ
して、アルミニウム膜307をスパッタ法で5000Å
の厚さに成膜した。アルミニウム膜には0.25重量%
のスカンジウム(Sc)を含有せしめた。(図3
(A))After that, plasma CVD method or reduced pressure heat C
An amorphous silicon film 305 having a thickness of 500Å was formed by the VD method. Then, the silicon film is formed at 500 to 650 ° C., for example, 55
Crystallization was performed by performing thermal annealing at 0 ° C. for 4 hours. In the case of thermal annealing, JP-A-6-2441
As shown in 04, when a trace amount of a metal element such as nickel, cobalt, palladium, iron, or platinum is added, crystallization proceeds at a lower temperature in a shorter time due to the catalytic action of these metals. Next, a silicon oxide film 306 was formed as a gate insulating film by plasma CVD to a thickness of 3000 Å. Then, the aluminum film 307 is sputtered to 5000 Å
Was deposited to a thickness of. 0.25% by weight for aluminum film
Of scandium (Sc). (Fig. 3
(A))
【0030】そして、アルミニウム膜307、ゲイト絶
縁膜306、珪素膜305をエッチングして、ゲイト電
極310、ゲイト絶縁膜309、活性層308、ゲイト
配線311を形成した。本実施例の構造のTFTは、実
施例1のものと同様、スタガー型であるが、トップゲイ
ト型である点で異なっている。このような構造を順スタ
ガー型という。特に本実施例の構造においては、活性層
のエッチングとゲイト電極のエッチングが同時におこな
われるので、その分だけ工程を削減できる。(図3
(B))Then, the aluminum film 307, the gate insulating film 306, and the silicon film 305 are etched to form a gate electrode 310, a gate insulating film 309, an active layer 308, and a gate wiring 311. The TFT having the structure of the present embodiment is a stagger type TFT as in the first embodiment, but differs in that it is a top gate type. Such a structure is called a forward stagger type. Particularly, in the structure of this embodiment, the etching of the active layer and the etching of the gate electrode are simultaneously performed, so that the number of steps can be reduced accordingly. (Fig. 3
(B))
【0031】その後、実施例1と同様の陽極酸化処理に
よりゲイト電極・配線の表面に陽極酸化物被膜を形成し
た。陽極酸化は実施例1と同様の条件でおこない、本実
施例では最高電圧は150Vまで上昇させた。この結
果、厚さ2000Åの陽極酸化物被膜312、313が
形成された。(図3(C))After that, an anodic oxide film was formed on the surface of the gate electrode / wiring by the same anodic oxidation treatment as in Example 1. Anodization was performed under the same conditions as in Example 1, and in this example, the maximum voltage was raised to 150V. As a result, anodic oxide coatings 312 and 313 having a thickness of 2000 Å were formed. (Fig. 3 (C))
【0032】その後、プラズマCVD法によって、層間
絶縁物として厚さ3000Åの酸化珪素膜314を形成
した。さらに、層間絶縁物にコンタクトホールを形成
し、通常の配線形成技術によって、アルミニウムを主成
分とする金属配線315、316を形成した。アルミニ
ウムにはシリコンやタングステンを1〜5原子%混入さ
せてもよかった。以上のようにしてTFT217を形成
した。ゲイト配線311と配線316の交差部318は
陽極酸化物被膜313の存在により、層間ショートもな
かった。(図3(D)) 以上によって基本的な回路が形成できた。本実施例の順
スタガーTFTの構造は通常のものと異なるので、その
層構造を図3(E)に示す。その後、さらに上層の配線
や層間絶縁物、透明導電性被膜等を形成してもよい。After that, a silicon oxide film 314 having a thickness of 3000 Å was formed as an interlayer insulator by the plasma CVD method. Further, contact holes were formed in the interlayer insulator, and metal wirings 315 and 316 containing aluminum as a main component were formed by a normal wiring forming technique. 1 to 5 atomic% of silicon or tungsten may be mixed in aluminum. The TFT 217 was formed as described above. At the intersection 318 between the gate wiring 311 and the wiring 316, there was no interlayer short circuit due to the existence of the anodic oxide coating 313. (FIG. 3D) By the above, a basic circuit could be formed. Since the structure of the forward staggered TFT of this embodiment is different from the normal one, its layer structure is shown in FIG. After that, an upper wiring, an interlayer insulating material, a transparent conductive film, and the like may be further formed.
【0033】〔実施例3〕図4に本実施例を示す。ま
ず、基板(コーニング7059)401上に下地酸化膜
402として厚さ1000〜3000Åの酸化珪素膜を
形成した。その後、プラズマCVD法やLPCVD法に
よって非晶質珪素膜を300〜5000Å、好ましくは
500〜1000Å堆積し、これを、550〜600℃
の還元雰囲気に24時間放置して、結晶化せしめた。こ
の工程は、レーザー照射によっておこなってもよい。そ
して、このようにして結晶化させた珪素膜をエッチング
して島状領域403を形成した。さらに、この上にスパ
ッタ法によって厚さ700〜1500Åの酸化珪素膜4
04を形成した。[Third Embodiment] FIG. 4 shows the present embodiment. First, a silicon oxide film having a thickness of 1000 to 3000 Å was formed as a base oxide film 402 on a substrate (Corning 7059) 401. After that, an amorphous silicon film is deposited by plasma CVD or LPCVD to 300 to 5000 Å, preferably 500 to 1000 Å, and this is deposited at 550 to 600 ° C.
It was left to stand in a reducing atmosphere for 24 hours for crystallization. This step may be performed by laser irradiation. Then, the crystallized silicon film was etched to form the island-shaped region 403. Further, a silicon oxide film 4 having a thickness of 700 to 1500 Å is formed on this by a sputtering method.
04 was formed.
【0034】その後、厚さ1000Å〜3μmのアルミ
ニウム(0.1〜0.3重量%のSc(スカンジウム)
を含む)膜をスパッタ法によって形成した。そして、フ
ォトレジスト(例えば、東京応化製、OFPR800/
30cp)をスピンコート法によって形成した。フォト
レジストの形成前に、陽極酸化法によって厚さ100〜
1000Åの酸化アルミニウム膜を表面に形成しておく
と、フォトレジストとの密着性が良く、また、フォトレ
ジストからの電流のリークを抑制することにより、後の
陽極酸化工程において、多孔質陽極酸化物を側面のみに
形成するうえで有効であった。その後、フォトレジスト
とアルミニウム膜をパターニングして、アルミニウム膜
と一緒にエッチングし、ゲイト電極405、ゲイト配線
406を形成した。ゲイト電極・配線上にはマスク膜4
07、408を残存させたままとした。(図4(A))Thereafter, aluminum having a thickness of 1000Å to 3 μm (0.1 to 0.3% by weight of Sc (scandium))
Film) was formed by a sputtering method. Then, a photoresist (for example, OFPR800 /
30 cp) was formed by spin coating. Before forming the photoresist, the thickness of 100 to 100
If a 1000 Å aluminum oxide film is formed on the surface, the adhesion to the photoresist is good, and the current leakage from the photoresist is suppressed, so that a porous anodic oxide is used in the subsequent anodizing step. It was effective in forming only on the side surface. Then, the photoresist and the aluminum film were patterned and etched together with the aluminum film to form a gate electrode 405 and a gate wiring 406. Mask film 4 on the gate electrode / wiring
07 and 408 were left to remain. (Fig. 4 (A))
【0035】さらにゲイト電極・配線に電解液中で電流
を通じて、その側面を陽極酸化し、厚さ3000〜60
00Å、例えば、厚さ5000Åの陽極酸化物409、
410を形成した。陽極酸化は、3〜20%のクエン酸
もしくはショウ酸、燐酸、クロム酸、硫酸等の酸性水溶
液を用いておこない、10〜30Vの一定電流をゲイト
電極に印加すればよい。本実施例ではシュウ酸溶液(3
0℃)中で電圧を10Vとし、20〜40分、陽極酸化
した。陽極酸化物の厚さは陽極酸化時間によって制御し
た。マスク膜が存在したために、ゲイト電極・配線の上
面には陽極酸化物は形成されなかった。このようにして
得られた陽極酸化物はバリヤ型陽極酸化物とは異なり多
孔質であった。(図4(B))Further, a current is passed through the gate electrode / wiring in the electrolytic solution to anodize the side surface thereof to a thickness of 3000-60.
00Å, for example, 5000Å thick anodic oxide 409,
410 was formed. The anodic oxidation may be performed using an acidic aqueous solution of 3 to 20% citric acid or oxalic acid, phosphoric acid, chromic acid, sulfuric acid or the like, and a constant current of 10 to 30 V may be applied to the gate electrode. In this example, the oxalic acid solution (3
The voltage was set to 10 V in (0 ° C.) and anodization was performed for 20 to 40 minutes. The thickness of the anodic oxide was controlled by the anodic oxidation time. Since the mask film was present, no anodic oxide was formed on the upper surface of the gate electrode / wiring. The anodic oxide thus obtained was porous unlike the barrier type anodic oxide. (Fig. 4 (B))
【0036】次に、マスク407、408を除去し、再
び電解溶液中において、ゲイト電極・配線に電流を印加
した。今回は、3〜10%の酒石液、硼酸、硝酸が含ま
れたエチレングルコール溶液を用いた。溶液の温度は1
0℃前後の室温より低い方が良好な酸化膜が得られた。
このため、ゲイト電極・配線の上面および側面にバリヤ
型の陽極酸化物411、412が形成された。陽極酸化
物411、412の厚さは印加電圧に比例し、印加電圧
が150Vで2000Åの陽極酸化物が形成された。
(図4(C))Next, the masks 407 and 408 were removed, and a current was applied again to the gate electrode / wiring in the electrolytic solution. This time, an ethylene glycol solution containing 3 to 10% tartar solution, boric acid, and nitric acid was used. Solution temperature is 1
A better oxide film was obtained at a temperature lower than room temperature around 0 ° C.
Therefore, barrier type anodic oxides 411 and 412 were formed on the upper and side surfaces of the gate electrode / wiring. The thickness of the anodic oxides 411 and 412 is proportional to the applied voltage, and an anodic oxide of 2000 Å was formed at an applied voltage of 150V.
(Fig. 4 (C))
【0037】その後、ドライエッチング法によって酸化
珪素膜404をエッチングした。このエッチングにおい
ては、等方性エッチングのプラズマモードでも、あるい
は異方性エッチングの反応性イオンエッチングモードで
もよい。ただし、珪素と酸化珪素の選択比を十分に大き
くすることによって、活性層を深くエッチングしないよ
うにすることが重要である。例えば、エッチングガスと
してCF4 を使用すれば陽極酸化物はエッチングされ
ず、酸化珪素膜404のみがエッチングされる。また、
多孔質陽極酸化物409、410の下の酸化珪素膜41
3、414はエッチングされずに残った。(図4
(D))After that, the silicon oxide film 404 was etched by the dry etching method. In this etching, a plasma mode of isotropic etching or a reactive ion etching mode of anisotropic etching may be used. However, it is important to prevent the active layer from being deeply etched by sufficiently increasing the selection ratio of silicon and silicon oxide. For example, if CF 4 is used as the etching gas, the anodic oxide is not etched, but only the silicon oxide film 404 is etched. Also,
Silicon oxide film 41 under the porous anodic oxides 409 and 410
3, 414 remained without being etched. (Fig. 4
(D))
【0038】その後、燐酸、酢酸、硝酸の混酸を用いて
多孔質陽極酸化物409、410をエッチングした。こ
のエッチングでは多孔質陽極酸化物のみがエッチングさ
れ、エッチングレートは約600Å/分であった。バリ
ヤ型陽極酸化物はほとんどエッチングされず、したがっ
て、内部のアルミニウム電極はエッチングされなかっ
た。また、その下のゲイト絶縁膜413、414もその
まま残存した。Then, the porous anodic oxides 409 and 410 were etched using a mixed acid of phosphoric acid, acetic acid and nitric acid. In this etching, only the porous anodic oxide was etched, and the etching rate was about 600Å / min. The barrier type anodic oxide was barely etched and therefore the internal aluminum electrode was not etched. In addition, the gate insulating films 413 and 414 underneath remain as they are.
【0039】そして、イオンドーピング法によって、T
FTの活性層403に、ゲイト電極部(すなわちゲイト
電極とその周囲の陽極酸化膜)およびゲイト絶縁膜41
3をマスクとして自己整合的に不純物を注入し、N型の
高濃度不純物領域(ソース/ドレイン領域)414、4
17、N型の低濃度不純物領域415、416を形成し
た。ドーピングガスとしてはフォスフィン(PH3 )を
用いた。本実施例はドーピングは2段階に分けておこな
った。第1のドーピングでは、ドーズ量は1×1014〜
5×1015原子/cm2 、加速エネルギーは10〜30
keVとした。このドーピングでは、主として露出した
珪素に不純物がドーピングされ、高濃度不純物領域41
4、417が形成された。Then, by the ion doping method, T
The active layer 403 of the FT includes a gate electrode portion (that is, a gate electrode and an anodic oxide film around the gate electrode) and a gate insulating film 41.
3 is used as a mask to implant impurities in a self-aligned manner to form N-type high concentration impurity regions (source / drain regions) 414,
17, N type low concentration impurity regions 415 and 416 were formed. Phosphine (PH 3 ) was used as the doping gas. In this example, doping was performed in two steps. In the first doping, the dose amount is 1 × 10 14 ~
5 × 10 15 atoms / cm 2 , acceleration energy is 10-30
It was set to keV. In this doping, the exposed silicon is mainly doped with impurities, and the high-concentration impurity regions 41 are removed.
4,417 were formed.
【0040】第2のドーピングでは、ドーズ量は1×1
012〜5×1013原子/cm2 、加速エネルギーは60
〜90keVとした。このドーピングでは、深い部分に
まで不純物がドーピングされ、第1のドーピングでは不
純物の添加されなかった、ゲイト絶縁膜413の下の低
濃度不純物領域415、416に不純物が添加された。
このような2段階のドーピングは基板をその度に装置に
出し入れしなくとも、ドーピング条件を変えるだけでよ
いので、実質的な工程の増加にはつながらない。(図4
(E)) その後、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。この工程は熱
アニールによるものでもよい。In the second doping, the dose amount is 1 × 1.
0 12 to 5 × 10 13 atoms / cm 2 , acceleration energy is 60
˜90 keV. In this doping, the impurity was doped to a deep portion, and the impurity was added to the low concentration impurity regions 415 and 416 under the gate insulating film 413, which was not added in the first doping.
Such two-step doping does not lead to a substantial increase in the number of steps because it is only necessary to change the doping conditions without having to put the substrate in and out of the apparatus each time. (Fig. 4
(E)) Then, 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. This step may be by thermal annealing.
【0041】最後に、全面に層間絶縁物418として、
CVD法によって酸化珪素膜を厚さ3000Å形成し
た。そして、TFTのソース/ドレインにコンタクトホ
ールを形成し、アルミニウム配線・電極419、420
を形成した。さらに200〜400℃で水素アニールを
おこなった。以上によって、TFTが完成された。本実
施例においても、ゲイト配線406と配線420の交差
部421では、陽極酸化物被膜412の存在により、層
間ショートは皆無であった。(図4(F))Finally, an interlayer insulator 418 is formed on the entire surface,
A silicon oxide film having a thickness of 3000 Å was formed by the CVD method. Then, contact holes are formed in the source / drain of the TFT, and aluminum wiring / electrodes 419 and 420 are formed.
Was formed. Further, hydrogen annealing was performed at 200 to 400 ° C. By the above, the TFT was completed. Also in the present example, at the intersection 421 between the gate wiring 406 and the wiring 420, there was no interlayer short circuit due to the presence of the anodic oxide coating 412. (Fig. 4 (F))
【0042】[0042]
【効果】ゲイト電極・配線の陽極酸化工程において、ア
ルミニウム中にScを0.05〜0.40重量%、好ま
しくは、0.1〜0.25重量%添加することによっ
て、 (1)酸化される領域の異常成長(ヒロック)を防止す
ることができる。 (2)酸化される厚さの制御性を高めることができる。 (3)均一な酸化物層を形成することができる。 (4)耐熱性を高くすることができる。 (5)耐レーザー性を高くすることができる。 (6)特にTFTのオフセット領域を形成する場合、T
FTの特性を揃えることができる。 (7)異常成長がなく、緻密な酸化物層を形成できるの
で、薄い酸化物層を形成することができる。 といった効果を得ることができる。[Effect] In the anodic oxidation step of the gate electrode / wiring, Sc is added to aluminum in an amount of 0.05 to 0.40% by weight, preferably 0.1 to 0.25% by weight. It is possible to prevent abnormal growth (hillock) of the region to be covered. (2) The controllability of the oxidized thickness can be improved. (3) A uniform oxide layer can be formed. (4) The heat resistance can be increased. (5) The laser resistance can be increased. (6) Especially when forming an offset region of the TFT, T
The characteristics of FT can be made uniform. (7) Since a dense oxide layer can be formed without abnormal growth, a thin oxide layer can be formed. It is possible to obtain such an effect.
【図1】 ゲイト電極・配線が陽極酸化された構造を有
するTFTを示す。FIG. 1 shows a TFT having a structure in which a gate electrode / wiring is anodized.
【図2】 実施例1の作製工程を示す。FIG. 2 shows a manufacturing process of Example 1.
【図3】 実施例2の作製工程を示す。FIG. 3 shows a manufacturing process of Example 2.
【図4】 実施例3の作製工程を示す。FIG. 4 shows a manufacturing process of a third embodiment.
1・・・・ ゲイト電極 2・・・・ ゲイト配線 3、4・・ 陽極酸化物被膜 5・・・・ ゲイト絶縁膜 6・・・・ 活性層 7・・・・ エッチングストッパー 8・・・・ ソース 9・・・・ ドレイン 10、11・ 配線 21・・・・ 島状半導体領域 22・・・・ ドレイン 23・・・・ ソース 24・・・・ ゲイト絶縁膜 25・・・・ ゲイト電極 26・・・・ ゲイト配線 27、28・ 陽極酸化物被膜 29・・・・ 層間絶縁物 30、31・ 配線 1 ... Gate electrode 2 ... Gate wiring 3, 4 ... Anodic oxide film 5 ... Gate insulating film 6 ... Active layer 7 ... Etching stopper 8 ... Source 9 ... Drain 10, 11 Wiring 21 ... Island semiconductor region 22 ... Drain 23 ... Source 24 ... Gate insulating film 25 ... Gate electrode 26 ...・ ・ ・ Gate wiring 27, 28 ・ Anodic oxide film 29 ・ ・ ・ ・ Interlayer insulator 30, 31 ・ Wiring
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 9056−4M H01L 29/78 617 W ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Office reference number FI technical display location 9056-4M H01L 29/78 617 W
Claims (5)
電極はアルミニウムを主成分とする材料により構成さ
れ、その表面には当該材料が酸化された酸化物層が形成
されており、前記材料には、IIIa族元素が0.01重量
%〜1.0重量%含まれていることを特徴とする半導体
装置。1. An insulated gate semiconductor device, the gate electrode of which is made of a material containing aluminum as a main component, and an oxide layer obtained by oxidizing the material is formed on the surface of the gate electrode. , IIIa element is contained in an amount of 0.01% by weight to 1.0% by weight.
ジウム(Sc)であり、その濃度は0.05重量%〜
0.40重量%含まれていることを特徴とする半導体装
置。2. The element according to claim 1, wherein the group IIIa element is scandium (Sc) and the concentration thereof is 0.05% by weight or more.
A semiconductor device comprising 0.40% by weight.
装置はボトムゲイト型であることを特徴とする半導体装
置。3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating gate type semiconductor device is a bottom gate type.
装置はトップゲイト型であることを特徴とする半導体装
置。4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the insulating gate type semiconductor device is a top gate type.
工程によって形成されたことを特徴とする半導体装置。5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the oxide layer is formed by an anodic oxidation process.
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