JPH09293875A - Semiconductor element substrate, manufacture thereof, and semiconductor device using its substrate - Google Patents

Semiconductor element substrate, manufacture thereof, and semiconductor device using its substrate

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JPH09293875A
JPH09293875A JP12925696A JP12925696A JPH09293875A JP H09293875 A JPH09293875 A JP H09293875A JP 12925696 A JP12925696 A JP 12925696A JP 12925696 A JP12925696 A JP 12925696A JP H09293875 A JPH09293875 A JP H09293875A
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JP
Japan
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film
liquid crystal
substrate
semiconductor element
conductive film
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JP12925696A
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Kazuo Kuniyone
和夫 國米
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize high precision, a uniform surface, miniaturization and prevention of deterioration in display picture quality, by recrystallizing an amorphous conductive film to form a transparent conductive film. SOLUTION: A through-hole for connection with a metal electrode 12 on a drain side of a pixel switching element is formed in a second nitride film 15, and a transparent conductive film 17 is formed as a pixel electrode. In this case, for example, an amorphous ITO film is etched to be patterned. With the amorphous ITO film, since the etching rate on the sidewall is lower than in the direction of thickness, the quantity of etching on the sidewall may be estimated to be small and patterning precision is improved, thus enabling realization of higher precision. Subsequently, heat treatment is performed to crystallize the amorphous ITO film. Thus, the optical transmittance of the ITO film may be improved. Also, in this case, the surface roughness of the ITO film may be reduced. After that, a display section is provided with optical transmittance by a process of removing a part of a silicon wafer.

Description

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

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、半導体素子を有す
る半導体素子基板およびその製造法に関し、さらに、該
半導体素子基板を利用した半導体装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor element substrate having a semiconductor element and a method for manufacturing the same, and further to a semiconductor device using the semiconductor element substrate.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体装置の一つである液晶表示装置
は、小型TVなどの家電製品をはじめとして、ノート型
パソコン、カーナビゲーション、ビユーファインダなど
のフラットパネルディスプレイや、プロジェクションT
V、HMDなどの様々な表示装置として利用されてい
る。現在最も広く用いられている液晶表示装置は、各画
素をアクティブマトリクス駆動する方式のもので、スイ
ッチング素子として薄膜トランジスタ(TFT)をマト
リクス状に配置してなるアクティブマトリクス基板を用
いてなるものである。
2. Description of the Related Art A liquid crystal display device, which is one of semiconductor devices, is used in home appliances such as small TVs, flat panel displays such as notebook personal computers, car navigation systems and viewfinders, and projection T displays.
It is used as various display devices such as V and HMD. The most widely used liquid crystal display device at present is of a type in which each pixel is driven in an active matrix, and an active matrix substrate in which thin film transistors (TFTs) are arranged in a matrix as switching elements is used.

【0003】図5に液晶表示装置に用いるアクティブマ
トリクス基板の概略構成図を示す。図中、51は画素ス
イッチング素子であるTFT、52はバッファ回路、5
3は水平走査回路、54は垂直走査回路、55は画素電
極、56は基板である。
FIG. 5 is a schematic structural diagram of an active matrix substrate used in a liquid crystal display device. In the figure, 51 is a pixel switching element TFT, 52 is a buffer circuit, 5
3 is a horizontal scanning circuit, 54 is a vertical scanning circuit, 55 is a pixel electrode, and 56 is a substrate.

【0004】図5において、テレビの輝度信号や音声信
号は、ある周波数帯域に圧縮されて、その周波数に追随
できる駆動能力を持った水平走査回路53によって駆動
しているバッファ回路52に送られてくる。続いて垂直
走査回路54によって画素スイッチング素子51がオン
している期間に画素電極55に信号が転送される。ハイ
ビジョンTVに応用した場合を考えると、フレーム周波
数60Hz、走査線本数約1000本、水平走査期間約
30μsec(有効走査期間27μsec)、水平画素
数約1500個であるとすると、テレビ信号は周波数約
45MHzでバッファ回路52に転送されてくる。よっ
て、各回路に要求される性能としては、水平走査回路5
3の駆動能力は45MHz以上、垂直走査回路54の駆
動能力は500kHz以上、水平走査回路53で駆動さ
れてテレビ信号をバッファ回路52に転送する転送スイ
ッチの駆動能力は45MHz以上、画素スイッチング素
子51の駆動能力は500kHz以上となる。
In FIG. 5, a television luminance signal and a sound signal are compressed into a certain frequency band and sent to a buffer circuit 52 driven by a horizontal scanning circuit 53 having a driving capability capable of following the frequency. come. Subsequently, the vertical scanning circuit 54 transfers a signal to the pixel electrode 55 while the pixel switching element 51 is on. Considering application to high-definition TV, assuming that the frame frequency is 60 Hz, the number of scanning lines is about 1000, the horizontal scanning period is about 30 μsec (effective scanning period 27 μsec), and the number of horizontal pixels is about 1500, the frequency of the television signal is about 45 MHz. And is transferred to the buffer circuit 52. Therefore, the performance required for each circuit is as follows:
3 has a driving capacity of 45 MHz or more, a vertical scanning circuit 54 has a driving capacity of 500 kHz or more, a horizontal scanning circuit 53 drives a transfer switch for transferring a television signal to the buffer circuit 52, a driving capacity of 45 MHz or more, and a pixel switching element 51 The driving capacity is 500 kHz or more.

【0005】ここで述べた駆動能力は、液晶表示画素に
ある階調数Nを出す場合、液晶の最大または最小の透過
率を与える電圧をVm 、V−T(電圧−透過率)曲線か
ら得られる液晶の閾値電圧をVt とすると、上記走査期
間内に、 Vm −(Vm −Vt )/N[V] 以上の電圧が転送されることを意味する。このことか
ら、画素スイッチング素子51および垂直走査回路54
は比較的駆動能力が小さくても良いが、水平走査回路5
3およびバッファ回路52は高速の駆動が必要となる。
よって、通常のアクティブマトリクス駆動方式の液晶表
示装置では、画素スイッチング素子51や垂直走査回路
54はガラス基板上に堆積された非晶質シリコン層また
は多結晶シリコン層上に、その他の周辺駆動回路はIC
チップを外部から実装することで対応してきた。
With respect to the driving capability described here, when the number of gradations N in a liquid crystal display pixel is output, the voltage that gives the maximum or minimum transmittance of the liquid crystal is calculated from the V m and VT (voltage-transmittance) curves. When the threshold voltage of the resulting liquid crystal and V t, in the scanning period, V m - (V m -V t) / N [V] or more voltage means to be transferred. From this, the pixel switching element 51 and the vertical scanning circuit 54
Drive capacity may be relatively small, but the horizontal scanning circuit 5
3 and the buffer circuit 52 need to be driven at high speed.
Therefore, in a normal active matrix drive type liquid crystal display device, the pixel switching element 51 and the vertical scanning circuit 54 are provided on an amorphous silicon layer or a polycrystalline silicon layer deposited on a glass substrate, and other peripheral drive circuits are provided. IC
This has been dealt with by mounting the chip externally.

【0006】最近では、多結晶シリコンを用いることで
周辺駆動回路とモノリシックに形成した液晶表示装置が
試作されているが、周辺駆動回路としてはTFTの駆動
能力が小さいため、トランジスタサイズを大きくした
り、回路上複雑な工夫が必要になる。このことから、周
辺駆動回路を高性能化するためには、結晶性の優れた半
導体層上に周辺駆動回路を形成する必要があり、従っ
て、周辺駆動回路を形成する素子については単結晶半導
体素子を用いることが望ましいと言える。
Recently, a prototype of a liquid crystal display device which is monolithically formed with a peripheral drive circuit by using polycrystalline silicon has been manufactured. However, since the peripheral drive circuit has a small driving capability of TFT, the transistor size is increased. , A complicated design is required on the circuit. From this, in order to improve the performance of the peripheral drive circuit, it is necessary to form the peripheral drive circuit on the semiconductor layer having excellent crystallinity. Therefore, the element forming the peripheral drive circuit is a single crystal semiconductor element. Can be said to be desirable.

【0007】画素スイッチング素子については、例えば
アクティブマトリクス回路のTFTの全負荷を50f
F、液晶配向のための電圧スイング幅を10Vとする
と、 50×10-15 ×10=5×10-13 [C] の電荷を一定時間内に流す必要がある。これを上記した
ように500kHzで駆動する場合、TFTの飽和電流
sat は、 Isat ×1/(500×103 )>5×10-13 より Isat >2.5×10-7[A] となる。これは非晶質シリコンTFTまたは多結晶シリ
コンTFTでも容易に達成することができる。
Regarding the pixel switching element, for example, the total load of the TFT of the active matrix circuit is set to 50 f.
F, assuming that the voltage swing width for liquid crystal alignment is 10 V, it is necessary to flow charges of 50 × 10 −15 × 10 = 5 × 10 −13 [C] within a fixed time. When this is driven at 500 kHz as described above, the saturation current I sat of the TFT is I sat × 1 / (500 × 10 3 )> 5 × 10 −13 and I sat > 2.5 × 10 −7 [A ] Becomes This can be easily achieved with an amorphous silicon TFT or a polycrystalline silicon TFT.

【0008】液晶表示装置は大別して光透過型液晶表示
装置と光反射型液晶表示装置とがある。前者では、液晶
表示部の基板が可視光領域において光透過性であること
が必要であるが、後者では必ずしもその必要はない。ま
た、いずれの場合においても、周辺駆動回路は遮光され
ていなければならない。
The liquid crystal display device is roughly classified into a light transmission type liquid crystal display device and a light reflection type liquid crystal display device. In the former case, the substrate of the liquid crystal display unit needs to be light-transmissive in the visible light region, but in the latter case, it is not always necessary. Further, in any case, the peripheral driving circuit must be shielded from light.

【0009】以上のことから、周辺駆動回路を内蔵する
液晶表示装置においては、画素スイッチング素子は非晶
質半導体素子または多結晶半導体素子を用いても充分で
あるが、周辺駆動回路を構成する素子については単結晶
半導体素子を用いることが望ましいと言える。
From the above, in a liquid crystal display device having a built-in peripheral drive circuit, it is sufficient to use an amorphous semiconductor element or a polycrystalline semiconductor element as the pixel switching element, but an element which constitutes the peripheral drive circuit. It can be said that it is desirable to use a single crystal semiconductor element.

【0010】図2に画素スイッチング素子として多結晶
半導体素子、周辺駆動回路に単結晶半導体素子を用いた
従来の液晶表示装置、図1にそのアクティブマトリクス
基板、図3および図4にその製造工程を示す。図1に示
す周辺駆動回路は単結晶シリコン素子によるCMOS構
成で、MOSトランジスタはゲート・セルフアラインに
よるコプラナ型である。
FIG. 2 shows a conventional liquid crystal display device using a polycrystalline semiconductor element as a pixel switching element and a single crystal semiconductor element for a peripheral driving circuit, FIG. 1 showing its active matrix substrate, and FIGS. 3 and 4 showing its manufacturing process. Show. The peripheral drive circuit shown in FIG. 1 has a CMOS structure with a single crystal silicon element, and the MOS transistor is a coplanar type with gate self-alignment.

【0011】図中、1はシリコン基板、2は第1のシリ
コン酸化膜(以下、第1の酸化膜)、3は第1のシリコ
ン窒化膜(以下、第1の窒化膜)、4は第2のシリコン
酸化膜(以下、第2の酸化膜)、5は多結晶シリコン
層、6はゲート絶縁膜、7はゲート電極、8はチャネ
ル、9は高濃度ソース・ドレイン、10は低濃度ソース
・ドレイン、11は層間絶縁膜、12は金属電極、13
は第3のシリコン酸化膜(以下、第3の酸化膜)、14
は金属遮光膜、15は第2のシリコン窒化膜(以下、第
2の窒化膜)、17は透明導電膜、18は多結晶シリコ
ン素子、19は単結晶シリコン素子、20は第1の絶縁
層、21はガラス基板、22は遮光膜、23はカラーフ
ィルター、24は透明対向電極、25は液晶、26は封
止材、27は開口部、28は第4のシリコン酸化膜(以
下、第4の酸化膜)、29は配向膜、30は第2の絶縁
層である。
In the figure, 1 is a silicon substrate, 2 is a first silicon oxide film (hereinafter referred to as a first oxide film), 3 is a first silicon nitride film (hereinafter referred to as a first nitride film), and 4 is a first silicon oxide film. 2 a silicon oxide film (hereinafter referred to as a second oxide film), 5 a polycrystalline silicon layer, 6 a gate insulating film, 7 a gate electrode, 8 a channel, 9 a high concentration source / drain, 10 a low concentration source -Drain, 11 is an interlayer insulating film, 12 is a metal electrode, 13
Is a third silicon oxide film (hereinafter, third oxide film), 14
Is a metal light-shielding film, 15 is a second silicon nitride film (hereinafter, second nitride film), 17 is a transparent conductive film, 18 is a polycrystalline silicon element, 19 is a single crystal silicon element, and 20 is a first insulating layer. , 21 is a glass substrate, 22 is a light-shielding film, 23 is a color filter, 24 is a transparent counter electrode, 25 is a liquid crystal, 26 is a sealing material, 27 is an opening, 28 is a fourth silicon oxide film (hereinafter, referred to as a fourth silicon oxide film). Oxide film), 29 is an alignment film, and 30 is a second insulating layer.

【0012】以下に製造工程を簡単に説明する。The manufacturing process will be briefly described below.

【0013】シリコン基板1上に第1の酸化膜2を形成
する(a)。第1の酸化膜2上に第1の窒化膜3および
第2の酸化膜4を積層してパターニングを行なう
(b)。第2の酸化膜4上に多結晶シリコン層5を積層
してパターニングを行なう(c)。ゲート絶縁膜6の形
成、ゲート電極7の積層およびパターニングを行なった
後、イオン注入によりチャネル8、高濃度ソース・ドレ
イン9、低濃度ソース・ドレイン10を形成する
(d)。層間絶縁膜11を積層した後、金属電極12の
形成およびパターニングを行なう(e)。第3の酸化膜
13を積層した後、金属遮光膜14の形成およびパター
ニングを行なう(f)。第2の窒化膜15を形成した
後、透明導電膜17の形成およびパターニングを行なう
(g)。
A first oxide film 2 is formed on a silicon substrate 1 (a). A first nitride film 3 and a second oxide film 4 are stacked on the first oxide film 2 and patterned (b). A polycrystalline silicon layer 5 is laminated on the second oxide film 4 and patterned (c). After forming the gate insulating film 6, stacking and patterning the gate electrode 7, a channel 8, a high concentration source / drain 9 and a low concentration source / drain 10 are formed by ion implantation (d). After laminating the interlayer insulating film 11, the metal electrode 12 is formed and patterned (e). After stacking the third oxide film 13, the metal light-shielding film 14 is formed and patterned (f). After forming the second nitride film 15, the transparent conductive film 17 is formed and patterned (g).

【0014】上記アクティブマトリクス基板上にポリイ
ミドなどの有機材料からなる配向膜29を形成し、一
方、ガラス基板21上に例えばCrなどの金属を用いた
遮光膜22、顔料または染料で作製されたカラーフィル
ター23、ITO膜などを用いた透明対向電極24、配
向膜29を設けた対向基板を用意し、上記アクティブマ
トリクス基板と対向配置する。両基板間に間隔を保つた
めのスペーサー(不図示)を散布し、両基板を封止材2
6で封止し、基板間に液晶25を充填する(図2)。最
後に、第4の酸化膜28をマスク、第2の酸化膜4をエ
ッチングストッパ層として、異方性エッチングにより表
示領域の単結晶シリコン基板1を除去し当該領域を光透
過性とする。
An alignment film 29 made of an organic material such as polyimide is formed on the active matrix substrate, while a light-shielding film 22 made of a metal such as Cr, or a color made of a pigment or dye is formed on the glass substrate 21. A counter substrate provided with a filter 23, a transparent counter electrode 24 using an ITO film or the like, and an alignment film 29 is prepared and arranged to face the active matrix substrate. Spacers (not shown) for maintaining a space between both substrates are dispersed to seal both substrates.
It is sealed with 6 and the liquid crystal 25 is filled between the substrates (FIG. 2). Finally, the single crystal silicon substrate 1 in the display region is removed by anisotropic etching using the fourth oxide film 28 as a mask and the second oxide film 4 as an etching stopper layer to make the region light-transmissive.

【0015】光透過型液晶表示装置では画素電極(透明
導電膜17)としてITO(Indium Tin O
xide)など透明導電膜が用いられる。通常ITO膜
は200℃以上の温度で形成されることが多く、例え
ば、温度225℃、圧力1.8Torr、SiH4 流量
200sccm、Ar流量120sccm、O2 流量
1.2sccmの条件下でスパッタ法により、堆積速度
4.8nm/minで140nmの厚さに堆積すること
ができる。
In the light transmission type liquid crystal display device, ITO (Indium Tin O) is used as the pixel electrode (transparent conductive film 17).
A transparent conductive film such as xide) is used. Usually, an ITO film is often formed at a temperature of 200 ° C. or higher. For example, the temperature is 225 ° C., the pressure is 1.8 Torr, the SiH 4 flow rate is 200 sccm, the Ar flow rate is 120 sccm, and the O 2 flow rate is 1.2 sccm. , 140 nm thick at a deposition rate of 4.8 nm / min.

【0016】[0016]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
方法で作製された液晶表示装置では、以下に示すいくつ
かの問題点があった。
However, the liquid crystal display device manufactured by the above method has some problems as described below.

【0017】(1)ITO膜をパターニングする際に、
膜厚方向のみでなく、側壁方向へのエッチングが進行す
る。例えば上記した条件でITO膜のパターニングを行
なった場合、側壁方向へのエッチング速度に対する膜厚
方向へのエッチング速度の比は約0.47であり、IT
O膜のエッチングを行なった際にパターンが小さくなっ
てしまう。このことはITO膜の微細加工精度が低いと
いうことであり、液晶表示装置の高精細化にあたっては
大きな障害となる。
(1) When patterning the ITO film,
Etching proceeds not only in the film thickness direction but also in the side wall direction. For example, when the ITO film is patterned under the above conditions, the ratio of the etching rate in the film thickness direction to the etching rate in the side wall direction is about 0.47.
The pattern becomes small when the O film is etched. This means that the precision of the fine processing of the ITO film is low, which is a major obstacle to the high definition of the liquid crystal display device.

【0018】(2)上記した条件で得られたITO膜の
表面にはリーフ状の凹凸が見られる。この凹凸によりI
TO膜の表面粗さは10nm以上となり、表面が均一で
ないことを示している。液晶表示装置においては、IT
O膜上に液晶を配向させる配向膜を形成するが、ITO
膜表面が均一でない場合、均一な配向膜を形成すること
ができないため、液晶の均一な配向が実現できなくなっ
てしまう。特に、ITO膜上の液晶層は画面を表示する
部分となることから、表示画質の劣化を招いてしまう。
(2) Leaf-like unevenness is observed on the surface of the ITO film obtained under the above conditions. I and I
The surface roughness of the TO film is 10 nm or more, indicating that the surface is not uniform. In liquid crystal display devices, IT
An alignment film for aligning liquid crystals is formed on the O film.
If the film surface is not uniform, a uniform alignment film cannot be formed, and uniform alignment of the liquid crystal cannot be realized. In particular, the liquid crystal layer on the ITO film becomes a portion for displaying a screen, which causes deterioration of display image quality.

【0019】(3)ITO膜形成時のプラズマダメージ
がTFTに影響を与えてしまう。より具体的には、オン
電流の低下、S値の増大による駆動力の低下などであ
り、TFTの性能低下は画像表示品位低下の原因とな
る。
(3) Plasma damage during formation of the ITO film affects the TFT. More specifically, it is a decrease in on-current, a decrease in driving force due to an increase in S value, etc., and a decrease in TFT performance causes deterioration in image display quality.

【0020】上記(3)はITO膜形成後もしくはパタ
ーニング後に熱処理を行なえば解決できるが、熱処理工
程が1工程増加することや、適当な熱処理条件を選択し
ないとITO膜から酸素が脱離して、ITO膜が黒く変
色し、光透過率が低下するなどの問題点が生じてしま
う。これらの問題点は上記した液晶表示装置のみなら
ず、その他のITO膜および水素を含む絶縁膜を用いる
半導体装置においても同様に問題となる。
The above (3) can be solved by performing heat treatment after forming the ITO film or after patterning, but if the heat treatment step is increased by one step, or if appropriate heat treatment conditions are not selected, oxygen is desorbed from the ITO film, The ITO film is discolored black, and there arises a problem that the light transmittance is lowered. These problems not only occur in the liquid crystal display device described above, but also in other semiconductor devices using an ITO film and an insulating film containing hydrogen.

【0021】本発明は、上記問題点を解決した半導体素
子基板を提供することを目的とする。すなわち、単結晶
基板上に単結晶半導体素子と非結晶半導体素子を有し、
該非結晶半導体素子が形成された領域が透明である半導
体素子基板において、高精度にかつ表面を均一に、さら
にTFTへのプラズマダメージを防止して、ITO膜を
形成し、小型化および表示画質の劣化防止を図った液晶
表示装置等半導体装置を提供することを目的とする。
It is an object of the present invention to provide a semiconductor device substrate that solves the above problems. That is, having a single crystal semiconductor element and an amorphous semiconductor element on a single crystal substrate,
In a semiconductor element substrate in which the region where the amorphous semiconductor element is formed is transparent, an ITO film is formed with high accuracy and uniform surface, and plasma damage to the TFT is prevented to reduce the size and display image quality. An object of the present invention is to provide a semiconductor device such as a liquid crystal display device, which is intended to prevent deterioration.

【0022】[0022]

【課題を解決するための手段】本発明は第1に、単結晶
半導体基板上に少なくとも、単結晶半導体素子と、透光
性膜を介して形成された非単結晶半導体素子と、非晶質
導電膜を再結晶化してなる透明導電膜とを有し、上記透
光性膜直下の単結晶半導体基板が除去され、上記単結晶
半導体素子と非単結晶半導体素子および該非単結晶半導
体素子と透明導電膜とがそれぞれ電気的に接続されてい
ることを特徴とする。
First, the present invention provides at least a single crystal semiconductor element on a single crystal semiconductor substrate, a non-single crystal semiconductor element formed through a transparent film, and an amorphous material. A transparent conductive film obtained by recrystallizing the conductive film, wherein the single crystal semiconductor substrate directly below the translucent film is removed, and the single crystal semiconductor element and the non-single crystal semiconductor element and the non-single crystal semiconductor element are transparent. The conductive film and the conductive film are electrically connected to each other.

【0023】本発明は第2に、上記半導体素子基板の製
造法であって、単結晶半導体基板上に透光性膜を形成す
る工程と、該透光性膜上に非単結晶半導体素子を形成す
る工程と、単結晶半導体素子を形成する工程と、非晶質
導電膜を形成する工程と、該非晶質導電膜を再結晶化し
て透明化する工程とを有することを特徴とする。
A second aspect of the present invention is a method of manufacturing a semiconductor element substrate as described above, which comprises a step of forming a transparent film on a single crystal semiconductor substrate, and a non-single crystal semiconductor element on the transparent film. The method is characterized by including a step of forming, a step of forming a single crystal semiconductor element, a step of forming an amorphous conductive film, and a step of recrystallizing the amorphous conductive film to make it transparent.

【0024】本発明は第3に、上記半導体素子基板を用
いたことを特徴とする半導体装置を提供するものであ
る。
Thirdly, the present invention provides a semiconductor device using the above semiconductor element substrate.

【0025】本発明の半導体装置は液晶表示装置に好適
に応用される。以下、液晶表示装置を構成する場合を例
に挙げて本発明を説明する。
The semiconductor device of the present invention is preferably applied to a liquid crystal display device. Hereinafter, the present invention will be described with reference to a case of forming a liquid crystal display device as an example.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】本発明の半導体素子基板の製造法
においては、図4に示した工程(g)において、いった
ん非晶質の導電膜を形成した後に、熱処理によって該非
晶質導電膜を再結晶化して透明導電膜17を得ることに
特徴を有する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the method for manufacturing a semiconductor element substrate of the present invention, in step (g) shown in FIG. 4, an amorphous conductive film is once formed, and then the amorphous conductive film is heat-treated to form the amorphous conductive film. The feature is that the transparent conductive film 17 is obtained by recrystallization.

【0027】本発明においては、非晶質導電膜をエッチ
ングしてパターニングすることになるが、非晶質導電膜
では側壁へのエッチング速度が膜厚方向に比べて小さい
ため、側壁のエッチング分を小さく見積もることがで
き、パターニング精度が向上してより高精細化を図るこ
とができる。
In the present invention, the amorphous conductive film is etched and patterned. However, since the etching rate on the side wall of the amorphous conductive film is smaller than that in the film thickness direction, the side wall is etched. It can be estimated small, and the patterning accuracy can be improved to achieve higher definition.

【0028】また、透明導電膜をいったん非晶質で形成
してから熱処理して結晶化した場合には、その表面の均
一性が高まる。
Further, when the transparent conductive film is once made amorphous and then heat-treated to be crystallized, the uniformity of the surface is improved.

【0029】さらに本発明の製造法によれば、上記非晶
質導電膜の熱処理によって、多結晶シリコン層のプラズ
マダメージを回復させることができる。
Further, according to the manufacturing method of the present invention, plasma damage of the polycrystalline silicon layer can be recovered by the heat treatment of the amorphous conductive film.

【0030】本発明の半導体素子基板の製造法について
は、上記特徴を有していればその他の工程については従
来と同様であり、様々な方法、条件を適用することが可
能である。
Regarding the method of manufacturing the semiconductor element substrate of the present invention, the other steps are the same as the conventional one as long as they have the above characteristics, and various methods and conditions can be applied.

【0031】本発明の製造法について、図3、図4に沿
って具体的に説明する。
The manufacturing method of the present invention will be specifically described with reference to FIGS.

【0032】先ず、単結晶シリコン基板1上への多結晶
シリコン層5の積層方法としては、常圧CVD法、減圧
CVD法、プラズマCVD法などを用いることが可能で
ある。この場合、例えば減圧CVD法では圧力0.1〜
5.0Torr、温度450〜900℃でSiH4 、S
26 、Si2 Cl2 などを水素または窒素で希釈し
て行なうことが可能である。SiH4 を窒素で希釈する
場合、SiH4 濃度は20〜30%の範囲で行なうこと
が可能である。またSiH4 の熱分解を利用して多結晶
シリコン層を積層する場合は、SiH4 を希釈する必要
はない。Si26 をソースガスとして用いると、Si
4 に比べてより低温での膜形成が可能となる。またプ
ラズマCVD法では膜形成温度を300℃程度まで下げ
ることが可能である。
First, as a method for laminating the polycrystalline silicon layer 5 on the single crystal silicon substrate 1, an atmospheric pressure CVD method, a low pressure CVD method, a plasma CVD method, or the like can be used. In this case, for example, in the low pressure CVD method, the pressure is 0.1 to
SiH 4 , S at 5.0 Torr and temperature 450-900 ° C.
It is possible to dilute i 2 H 6 , Si 2 Cl 2 or the like with hydrogen or nitrogen. When SiH 4 is diluted with nitrogen, the SiH 4 concentration can be in the range of 20 to 30%. In the case of laminating a polycrystalline silicon layer using the thermal decomposition of SiH 4 is not necessary to dilute the SiH 4. If Si 2 H 6 is used as a source gas, Si 2
A film can be formed at a lower temperature than H 4 . Further, the plasma CVD method can reduce the film forming temperature to about 300 ° C.

【0033】この他、非晶質シリコン層を再結晶化して
多結晶シリコン層を得ることも可能である。この場合、
非晶質シリコン層は減圧CVD法、グロー放電法、アー
ク放電法、反応性スパッタ法、熱CVD法、光CVD
法、プラズマCVD法、蒸着法などを用いて積層するこ
とが可能である。積層条件としては、例えばグロー放電
法では、SiH4 、Si26 、SiCl4 などを用い
ることが可能である。この場合、SiH4 では圧力0.
5〜2.0Torr、温度250〜350℃、グロー発
振周波数50〜450Hzの範囲で非晶質シリコン層を
積層することが可能である。
Besides, it is also possible to recrystallize the amorphous silicon layer to obtain a polycrystalline silicon layer. in this case,
The amorphous silicon layer is a low pressure CVD method, a glow discharge method, an arc discharge method, a reactive sputtering method, a thermal CVD method, a photo CVD method.
Method, plasma CVD method, vapor deposition method or the like. As the lamination conditions, for example, in the glow discharge method, it is possible to use SiH 4 , Si 2 H 6 , SiCl 4, or the like. In this case, SiH 4 has a pressure of 0.
It is possible to stack the amorphous silicon layer in the range of 5 to 2.0 Torr, the temperature of 250 to 350 ° C., and the glow oscillation frequency of 50 to 450 Hz.

【0034】再結晶化法としては、アルゴンレーザのパ
ルスビームや、CWレーザビーム、Qスイッチパルスレ
ーザビーム、KrFやXeClなどのエキシマレーザビ
ーム、電子線ビームなどを用いて行なうレーザアニール
法と、熱処理による固相成長法などを用いることが可能
である。
As the recrystallization method, a laser annealing method using a pulse beam of an argon laser, a CW laser beam, a Q-switch pulse laser beam, an excimer laser beam of KrF or XeCl, an electron beam, or the like, and a heat treatment. It is possible to use the solid phase growth method by

【0035】レーザアニール法では、室温から300℃
の範囲で再結晶化を行なうことが可能である。固相成長
法では、温度500〜800℃、10〜20時間の範囲
で、水素中または窒素中で赤外線ランプまたはストリッ
プヒータにより加熱して、再結晶化を行なうことが可能
である。
In the laser annealing method, room temperature to 300 ° C.
It is possible to carry out recrystallization within the range. In the solid phase growth method, recrystallization can be performed by heating with an infrared lamp or a strip heater in hydrogen or nitrogen at a temperature of 500 to 800 ° C. for 10 to 20 hours.

【0036】ゲート絶縁膜6については、酸化膜の他、
窒化膜、アルミナ(Al23 )、酸化タンタル(Ta
25 )、ONO(Oxidized−Nitride
dOxide)膜、窒化酸化膜(SiON)およびこれ
らの積層膜を用いることが可能である。
As for the gate insulating film 6, in addition to the oxide film,
Nitride film, alumina (Al 2 O 3 ), tantalum oxide (Ta
2 O 5 ), ONO (Oxidized-Nitride)
It is possible to use a dOxide) film, a oxynitride film (SiON), and a laminated film thereof.

【0037】酸化膜の形成は、熱酸化法、常圧CVD
法、減圧CVD法、プラズマCVD法、スパッタ法を用
いて行なうことが可能である。熱酸化ではパイロジェニ
ック酸化、ドライ酸化、ウェット酸化、スチーム酸化、
塩酸などを用いたハロゲン酸化などで行なうことが可能
である。CVD法ではTEOS(tetraethox
ysilane)を用いることも可能である。
The oxide film is formed by the thermal oxidation method or atmospheric pressure CVD.
Method, low pressure CVD method, plasma CVD method, or sputtering method. For thermal oxidation, pyrogenic oxidation, dry oxidation, wet oxidation, steam oxidation,
It can be performed by halogen oxidation using hydrochloric acid or the like. In the CVD method, TEOS (tetraethox)
It is also possible to use Y.

【0038】窒化膜の形成方法としては、熱窒化法、常
圧CVD法、減圧CVD法、プラズマCVD法などを用
いることが可能である。アルミナまたは酸化タンタル
は、AlまたはTaをスパッタ法で形成した後、陽極酸
化を行なって作製される。
As a method for forming the nitride film, a thermal nitriding method, an atmospheric pressure CVD method, a low pressure CVD method, a plasma CVD method, or the like can be used. Alumina or tantalum oxide is produced by forming Al or Ta by a sputtering method and then performing anodic oxidation.

【0039】ゲート電極7については、高濃度にドーピ
ングされた多結晶シリコン(例えばn型多結晶シリコン
やp型多結晶シリコンなど)をはじめ、後述する金属電
極を用いることが可能である。多結晶シリコンのドーピ
ングについては、気相中でのイオンドーピングの他、イ
オン注入などで行なうことが可能である。例えばB、B
2 などのイオンを用いてp型多結晶シリコンを、P、
Sb、Asなどのイオンを用いてn型多結晶シリコンを
得ることができる。この他、非晶質シリコンまたは多結
晶シリコン形成時に不純物ドーピングを行ない、エキシ
マレーザなどで活性化(非晶質シリコンは同時に多結晶
化)させるエキシマレーザドーピング法を用いることも
可能である。
As the gate electrode 7, it is possible to use high-concentration doped polycrystalline silicon (for example, n-type polycrystalline silicon or p-type polycrystalline silicon) or a metal electrode described later. Regarding the doping of polycrystalline silicon, it is possible to perform ion implantation in the vapor phase or ion implantation. For example, B, B
Using ions such as F 2 to convert p-type polycrystalline silicon into P,
N-type polycrystalline silicon can be obtained by using ions such as Sb and As. In addition, it is also possible to use an excimer laser doping method in which impurity doping is performed during formation of amorphous silicon or polycrystalline silicon and activation is performed by an excimer laser or the like (amorphous silicon is simultaneously polycrystallized).

【0040】層間絶縁膜11としては、BPSG(Bo
rono−Phospho Silicate Gla
ss)膜の他、NSG(Non−doped Sili
cate Glass)膜、BSG膜、PSG膜などを
用いることが可能である。
As the interlayer insulating film 11, BPSG (Bo
Rono-Phospho Silicate Gla
ss) film, NSG (Non-doped Sili)
Cate Glass) film, BSG film, PSG film and the like can be used.

【0041】金属電極12については、Al、W、T
a、Ti、Cu、Cr、Mo、TaN、TiN、または
これらのシリサイドを単独または組み合せて用いること
が可能である。
For the metal electrode 12, Al, W, T
It is possible to use a, Ti, Cu, Cr, Mo, TaN, TiN, or a silicide thereof alone or in combination.

【0042】金属遮光膜14については、金属電極12
と同様の材料を用いることが可能である。
For the metal light-shielding film 14, the metal electrode 12
It is possible to use the same material as.

【0043】水素を含む絶縁膜である第2の窒化膜15
は、プラズマCVD法で形成され、10nm以上の厚さ
であれば水素供給源として機能することができる。
Second nitride film 15 which is an insulating film containing hydrogen
Is formed by a plasma CVD method and can function as a hydrogen supply source if the thickness is 10 nm or more.

【0044】非晶質導電膜として、例えば非晶質ITO
膜は室温(25℃)から150℃の範囲で形成すること
が可能である。非晶質ITO膜のエッチング方法として
は、HI/H3 PO2 の他、HBr/H3 PO2 、HI
/FeCl3 などの混合溶液を用いることも可能であ
る。
As the amorphous conductive film, for example, amorphous ITO
The film can be formed at room temperature (25 ° C) to 150 ° C. As the etching method for the amorphous ITO film, HI / H 3 PO 2 as well as HBr / H 3 PO 2 and HI can be used.
It is also possible to use a mixed solution of / FeCl 3 or the like.

【0045】非晶質導電膜の結晶化は酸素、窒素、Ar
などの不活性ガスおよび、これらのうちいずれかの混合
気体中において、温度200〜350℃、処理時間10
〜120分の範囲で行なうことが可能である。なお、水
素中などの還元性気体中で熱処理を行なうと、ITO膜
は還元されて黒化してしまうため、非晶質ITO膜中に
酸素を多く含ませておくか、上記の条件で微量の水素を
混合して熱処理を行なうことになる。
The amorphous conductive film is crystallized by oxygen, nitrogen and Ar.
And the like, and a mixed gas of any of these, at a temperature of 200 to 350 ° C. for a treatment time of 10
It can be performed in the range of up to 120 minutes. It should be noted that if the heat treatment is performed in a reducing gas such as hydrogen, the ITO film is reduced and blackened. Therefore, a large amount of oxygen should be contained in the amorphous ITO film or a small amount of oxygen should be added under the above conditions. Heat treatment is performed by mixing hydrogen.

【0046】画素スイッチング素子としては、pMOS
トランジスタ、nMOSトランジスタのいずれでも用い
ることができる。またpMOSトランジスタとnMOS
トランジスタを混載することも可能である。
The pixel switching element is a pMOS
Either a transistor or an nMOS transistor can be used. PMOS transistor and nMOS
It is also possible to mount transistors together.

【0047】周辺駆動回路については、CMOS構成の
他、さらに駆動能力を向上するためのバイポーラ・トラ
ンジスタを含むBi−CMOS構成とすることも可能で
ある。MOSトランジスタの構造としてはコプラナ型の
他、逆コプラナ型、スタガ型、逆スタガ型のいずれかを
とることが可能である。
The peripheral drive circuit may have a CMOS structure or a Bi-CMOS structure including a bipolar transistor for further improving the driving capability. The structure of the MOS transistor can be a coplanar type, an inverted coplanar type, a staggered type, or an inverted staggered type.

【0048】また、TFTに冗長性を持たせるためにゲ
ート電極を並列に並べたデュアルゲート構造としたり、
オン/オフ比を上げるためにゲート電極をチャネル部の
上下に設けたダブルゲート構造を採用することなども可
能である。
Further, in order to provide the TFT with redundancy, it has a dual gate structure in which gate electrodes are arranged in parallel,
It is also possible to adopt a double gate structure in which gate electrodes are provided above and below the channel portion in order to increase the on / off ratio.

【0049】また、本発明において、単結晶シリコン基
板1のエッチング方法としては、TMAH(テトラメチ
ルアンモニウムハイドロオキサイド)、EDP(エチレ
ンジアミンピロカテコール)、ヒドラジン水溶液、KO
H溶液(KOH/イソプロパノール、KOH/ヒドラジ
ン混合溶液など)などのアルカリ性溶液を用いることが
可能である。
Further, in the present invention, as a method of etching the single crystal silicon substrate 1, TMAH (tetramethylammonium hydroxide), EDP (ethylenediaminepyrocatechol), hydrazine aqueous solution, KO is used.
It is possible to use an alkaline solution such as H solution (KOH / isopropanol, KOH / hydrazine mixed solution, etc.).

【0050】また、図2に示した表示領域はシリコンウ
エハ上に形成された開口部27のままであるが、この部
分にシリコンゴム、エポキシ樹脂あるいはシリコン酸化
膜、シリコン窒化膜などの光透過性絶縁材を充填または
堆積することで、液晶表示部分の力学的強度を向上させ
ることも可能である。
Further, the display area shown in FIG. 2 remains the opening 27 formed on the silicon wafer, but in this portion, the light transmittance of silicon rubber, epoxy resin, silicon oxide film, silicon nitride film or the like is obtained. It is also possible to improve the mechanical strength of the liquid crystal display portion by filling or depositing an insulating material.

【0051】ここで、液晶表示部分の力学的強度につい
てさらに詳しく述べる。
Here, the mechanical strength of the liquid crystal display portion will be described in more detail.

【0052】図2に示す液晶表示装置では、液晶表示部
分の直下のシリコン基板を除去した場合、絶縁膜である
第1の酸化膜2、第1の窒化膜3、第2の酸化膜4にあ
る程度の引張応力がかかっていなければならない。ここ
で絶縁膜2〜4に過大な圧縮応力がかかっていると、液
晶表示部分直下のシリコン基板を除去した場合、絶縁膜
2〜4にしわがよってしまったり、注入された液晶の重
みによって絶縁膜2〜4がたれてしまい、セル厚が不均
一になってしまうなどの問題を生じてしまう。また逆に
絶縁膜2〜4に過大な引張応力がかかっていると、液晶
表示部分直下のシリコン基板を除去した場合、絶縁膜2
〜4にクラックが入ってしまうなどの問題点を生じてし
まう。従って、本発明の半導体装置を応用した液晶表示
装置の場合、画素スイッチング素子などの形成されてい
る絶縁膜2〜4にかかる応力の制御が非常に重要とな
る。
In the liquid crystal display device shown in FIG. 2, when the silicon substrate immediately below the liquid crystal display portion is removed, the first oxide film 2, the first nitride film 3 and the second oxide film 4 which are insulating films are formed. There must be some tensile stress. If excessive compressive stress is applied to the insulating films 2 to 4, when the silicon substrate directly below the liquid crystal display portion is removed, the insulating films 2 to 4 will be wrinkled, or the weight of the injected liquid crystal will cause the insulating film to grow. 2 to 4 are dripping, which causes problems such as nonuniform cell thickness. On the contrary, if an excessive tensile stress is applied to the insulating films 2 to 4, when the silicon substrate directly below the liquid crystal display portion is removed, the insulating film 2
This causes problems such as cracks in 4 to 4. Therefore, in the case of a liquid crystal display device to which the semiconductor device of the present invention is applied, it is very important to control the stress applied to the insulating films 2 to 4 on which the pixel switching elements and the like are formed.

【0053】本実施形態では、絶縁膜として酸化膜と窒
化膜の積層膜を用いているが、上記の膜構成において、
最も圧縮応力の大きい膜は第1の酸化膜2であり、直径
150mmのシリコンウエハ上に600nm厚積層した
場合、その反り量は約42μmであった。また、最も引
張応力の大きい膜は第1の窒化膜3であり、直径150
mmのシリコンウエハ上に270nm厚積層した場合、
その反り量は約47μmであった。
In this embodiment, a laminated film of an oxide film and a nitride film is used as the insulating film, but in the above film structure,
The film having the largest compressive stress was the first oxide film 2, and when laminated to a silicon wafer having a diameter of 150 mm to a thickness of 600 nm, the amount of warpage was about 42 μm. The film having the largest tensile stress is the first nitride film 3, which has a diameter of 150 mm.
When a 270 nm thick layer is stacked on a silicon wafer of mm,
The amount of warpage was about 47 μm.

【0054】表示領域が対角0.7インチ、セル厚4μ
mである液晶表示装置の場合、アクティブマトリクス基
板には引張応力がかかっており、その反り量が0〜15
μmの範囲であれば良い。反り量が15μmを超える場
合、強度の引張により膜が割れてしまう。従って、膜の
積層構成としては応力および反り量が基板上にTFTア
レイを形成して開口部を設けた状態で上記の範囲を満た
し、素子特性の悪化しない条件であれば、膜の種類、膜
厚、積層順序などを自由に設定することができる。非晶
質ITO膜は内部応力が非常に小さく、結晶化させても
この特性が変わらないため、膜構成設計の上では好都合
である。
Display area is diagonal 0.7 inch, cell thickness 4μ
In the case of a liquid crystal display device of m, tensile stress is applied to the active matrix substrate, and the warp amount is 0 to 15
It may be in the range of μm. When the amount of warpage exceeds 15 μm, the film is cracked due to tensile strength. Therefore, in the laminated structure of the film, if the stress and the amount of warp satisfy the above range in the state where the TFT array is formed on the substrate and the opening is provided and the element characteristics are not deteriorated, the film type, the film Thickness, stacking order, etc. can be freely set. The amorphous ITO film has very small internal stress, and even if it is crystallized, this characteristic does not change, which is convenient in designing the film structure.

【0055】その他細部の作製条件および方法について
は、作製される液晶表示装置に要求される性能を満たす
ことができるものは自由に採用することが可能である。
例えば、液晶材料としてはTFTアクティブマトリクス
液晶表示装置ではTN(Twisted Nemati
c)液晶を用いることが多いが、STN(SuperT
wisted Nematic)液晶、FLC(Fer
roelectric Liquid Crysta
l,強誘電性液晶)、AFLC(Anti−Ferro
electric Liquid Crystal,反
強誘電性液晶)、PDLC(Polymer−Diff
used Liquid Crystal,高分子分散
液晶)などを用いることも可能である。TN、STN、
FLC、AFLCでは液晶表示装置の上下に偏光板を設
ける必要があるが、PDLCではシュリーレン光学系に
よって液晶表示を行なうことも可能である。
Regarding other detailed manufacturing conditions and methods, those which can satisfy the performance required for the manufactured liquid crystal display device can be freely adopted.
For example, as a liquid crystal material, a TN (Twisted Nematic) is used in a TFT active matrix liquid crystal display device.
c) Liquid crystal is often used, but STN (SuperT
Wisted Nematic liquid crystal, FLC (Fer)
roelectric Liquid Crystal
l, Ferroelectric liquid crystal), AFLC (Anti-Ferro)
electric Liquid Crystal, antiferroelectric liquid crystal), PDLC (Polymer-Diff)
It is also possible to use a used liquid crystal (polymer dispersed liquid crystal) or the like. TN, STN,
In FLC and AFLC, it is necessary to provide polarizing plates above and below the liquid crystal display device, but in PDLC, liquid crystal display can be performed by a Schlieren optical system.

【0056】[0056]

【実施例】本発明の実施例として、図2に示す液晶表示
装置を以下に示す工程によって作製した。
EXAMPLE As an example of the present invention, the liquid crystal display device shown in FIG. 2 was produced by the following steps.

【0057】面方位〈100〉、直径150mm、厚さ
625μm、比抵抗2.0Ωcmのn型シリコンウエハ
上に、加速電圧60keV、ドーズ量9×1012cm-2
でBイオンを注入した後、酸素/窒素混合気体(O2
2 =1:5)中で1150℃、840分間の熱処理を
行なって単結晶シリコン素子19のnMOSトランジス
タのチャネル領域8を形成した。
On an n-type silicon wafer having a plane orientation of <100>, a diameter of 150 mm, a thickness of 625 μm, and a specific resistance of 2.0 Ωcm, an acceleration voltage of 60 keV and a dose of 9 × 10 12 cm -2.
After injecting B ions at, the oxygen / nitrogen mixed gas (O 2 :
A heat treatment was performed at 1150 ° C. for 840 minutes in N 2 = 1: 5) to form the channel region 8 of the nMOS transistor of the single crystal silicon element 19.

【0058】TFTを形成する部分に熱酸化によって第
1の酸化膜2を形成した。ここでは酸素/水素混合気体
(O2 :H2 =4:6)中で温度1000℃、酸化速度
4.6nm/minの条件下で行なって、厚さ550n
mの酸化膜を形成した(パイロジェニック酸化)。この
酸化膜は周辺回路となる部分へも形成して、単結晶シリ
コン素子19の素子分離も行なった。
The first oxide film 2 was formed on the portion where the TFT is to be formed by thermal oxidation. Here, it was performed in an oxygen / hydrogen mixed gas (O 2 : H 2 = 4: 6) under conditions of a temperature of 1000 ° C. and an oxidation rate of 4.6 nm / min, and a thickness of 550 n.
m oxide film was formed (pyrogenic oxidation). This oxide film was also formed on a portion to be a peripheral circuit, and element isolation of the single crystal silicon element 19 was also performed.

【0059】次に減圧CVD法によって第1の窒化膜3
を積層した。ここでは温度780℃、圧力23Pa、S
iH2 Cl2 流量63sccm、NH3 流量630sc
cm、堆積速度27.5nm/minの条件下で厚さ
0.3μmの窒化膜を積層した。
Next, the first nitride film 3 is formed by the low pressure CVD method.
Were laminated. Here, temperature 780 ° C., pressure 23 Pa, S
iH 2 Cl 2 flow rate 63 sccm, NH 3 flow rate 630 sc
cm, and the deposition rate was 27.5 nm / min, and a nitride film having a thickness of 0.3 μm was laminated.

【0060】続いて上記第1の窒化膜3の表面を酸化し
て厚さ30nmの第2の酸化膜4を形成した。ここでは
酸素/水素混合気体(O2 :H2 =4:6)中で温度1
000℃、酸化速度1.3nm/minの条件下で行な
った。
Subsequently, the surface of the first nitride film 3 was oxidized to form a second oxide film 4 having a thickness of 30 nm. Here, at a temperature of 1 in an oxygen / hydrogen mixed gas (O 2 : H 2 = 4: 6).
It was performed under conditions of 000 ° C. and an oxidation rate of 1.3 nm / min.

【0061】次にTFTとなる多結晶シリコン層5を積
層した。ここでは温度610℃、圧力18Pa、SiH
4 流量600sccm、堆積速度4.8nm/minの
条件下で厚さ70nmの多結晶シリコン層を積層した。
続いて加速電圧35keV、ドーズ量1×1012cm-2
でBF2 イオンを注入した後、窒素中で950℃、10
分間の熱処理を行なって多結晶シリコン層18のチャネ
ル領域8を形成した。さらに異方性ドライエッチングに
よって多結晶シリコン層5のパターニングを行なった。
Next, a polycrystalline silicon layer 5 to be a TFT was laminated. Here, temperature 610 ° C., pressure 18 Pa, SiH
4 A 70-nm-thick polycrystalline silicon layer was laminated under the conditions of a flow rate of 600 sccm and a deposition rate of 4.8 nm / min.
Subsequently, the acceleration voltage is 35 keV and the dose is 1 × 10 12 cm -2.
BF 2 ions were implanted at 950 ° C. in nitrogen for 10
The heat treatment for 1 minute was performed to form the channel region 8 of the polycrystalline silicon layer 18. Further, the polycrystalline silicon layer 5 was patterned by anisotropic dry etching.

【0062】上記多結晶シリコン層により、nMOS構
成の画素スイッチング素子を構成し、周辺駆動回路は単
結晶シリコン層を有するCMOS構成とした。ここでは
該CMOSを構成するMOSトランジスタはゲート・セ
ルフアラインによるコプラナ型とした。
The polycrystalline silicon layer constitutes an nMOS pixel switching element, and the peripheral drive circuit has a CMOS configuration having a single crystal silicon layer. Here, the MOS transistor constituting the CMOS is of a coplanar type with gate self-alignment.

【0063】ゲート絶縁膜6はドライ酸化によって温度
1150℃、酸化速度4.5nm/minの条件下で形
成し、厚さを85nmとした。
The gate insulating film 6 was formed by dry oxidation under the conditions of a temperature of 1150 ° C. and an oxidation rate of 4.5 nm / min and a thickness of 85 nm.

【0064】続いてゲート電極7の形成を行なった。こ
こでは温度610℃、圧力18Pa、SiH4 流量60
0sccm、堆積速度5.5nm/minの条件下で厚
さ440nmの多結晶シリコン層を堆積した後、加速電
圧70keV、ドーズ量1.5×1016cm-2でPイオ
ンを注入し、さらに酸素/窒素混合気体(O2 :N2
1:20)中で950℃、10分間の熱処理を行なった
後、異方性ドライエッチングを行なってゲート電極を形
成した。
Subsequently, the gate electrode 7 was formed. Here, the temperature is 610 ° C., the pressure is 18 Pa, and the SiH 4 flow rate is 60.
After depositing a polycrystalline silicon layer having a thickness of 440 nm under conditions of 0 sccm and a deposition rate of 5.5 nm / min, P ions are implanted at an accelerating voltage of 70 keV and a dose amount of 1.5 × 10 16 cm -2 , and oxygen is further added. / Nitrogen mixed gas (O 2 : N 2 =
After heat treatment at 950 ° C. for 10 minutes in 1:20), anisotropic dry etching was performed to form a gate electrode.

【0065】次にイオン注入によってMOSトランジス
タのソース・ドレイン領域を形成した。ここでは画素ス
イッチング素子である多結晶シリコン素子18について
は加速電圧95keV、ドーズ量1×1013cm-2のP
イオンを注入してnMOSトランジスタのソース・ドレ
イン領域を形成した。周辺駆動回路については、加速電
圧95keV、ドーズ量5×1015cm-2のPイオンを
注入してnMOSトランジスタのソース・ドレイン領域
を形成し、加速電圧100keV、ドーズ量3×1015
cm-2のBF2 イオンを注入してpMOSトランジスタ
のソース・ドレイン領域を形成した。イオン注入後には
窒素中で1000℃、10分間の熱処理を行なった。
Next, the source / drain regions of the MOS transistor were formed by ion implantation. Here, for the polycrystalline silicon element 18, which is a pixel switching element, P with an acceleration voltage of 95 keV and a dose of 1 × 10 13 cm -2 is used.
Ions were implanted to form the source / drain regions of the nMOS transistor. As for the peripheral driving circuit, P ions having an acceleration voltage of 95 keV and a dose amount of 5 × 10 15 cm −2 are implanted to form source / drain regions of the nMOS transistor, and an acceleration voltage of 100 keV and a dose amount of 3 × 10 15 are formed.
BF 2 ions of cm −2 were implanted to form the source / drain regions of the pMOS transistor. After the ion implantation, heat treatment was performed in nitrogen at 1000 ° C. for 10 minutes.

【0066】続いて層間絶縁膜11として厚さ700n
mのBPSG膜を積層した後、異方性ドライエッチング
を行なってコンタクトホールを形成した。なお、BPS
G膜は積層後に酸素/窒素混合気体(O2 :N2 =1:
20)中で1000℃、5分間の熱処理でリフローを行
なった。
Subsequently, the thickness of the interlayer insulating film 11 is 700n.
After laminating m BPSG films, anisotropic dry etching was performed to form contact holes. BPS
After stacking the G film, an oxygen / nitrogen mixed gas (O 2 : N 2 = 1:
In 20), reflow was performed by heat treatment at 1000 ° C. for 5 minutes.

【0067】アルミニウムなどの金属電極材料をスパッ
タ法により堆積して、所定の配線形状にドライエッチン
グを行なって配線部を形成した。ここではTi/TiN
/Al−Si/TiNを順に10/200/350/1
00nm厚で積層して形成した。また、Ti/TiNの
積層後に、窒素中で450℃、30分間の熱処理を行な
った。
A metal electrode material such as aluminum was deposited by a sputtering method, and a predetermined wiring shape was dry-etched to form a wiring portion. Here Ti / TiN
/ Al-Si / TiN in order of 10/200/350/1
It was formed by stacking layers with a thickness of 00 nm. After the Ti / TiN layer was laminated, heat treatment was performed in nitrogen at 450 ° C. for 30 minutes.

【0068】続いてプラズマCVD法で第3の酸化膜1
3を形成し、その上にTiからなる金属遮光膜14を形
成した。第3の酸化膜13は、温度400℃、圧力1.
8Torr、SiH4 流量200sccm、N2 O流量
6000sccm、N2 流量3150sccm、2周波
励起のプラズマを用いて堆積速度49.5nm/min
の条件下で950nmの厚さに堆積した。またTiはス
パッタ法により200℃で厚さ200nm積層して形成
した。なお、この工程までにシリコンウエハ裏面側にマ
スク材となる第4の酸化膜28の形成およびパターニン
グを行なった。
Subsequently, the third oxide film 1 is formed by the plasma CVD method.
3 was formed, and the metal light shielding film 14 made of Ti was formed thereon. The third oxide film 13 has a temperature of 400 ° C. and a pressure of 1.
8 Torr, SiH 4 flow rate 200 sccm, N 2 O flow rate 6000 sccm, N 2 flow rate 3150sccm, 2 using the plasma frequency exciting deposition rate 49.5 nm / min
Was deposited to a thickness of 950 nm under the above conditions. In addition, Ti was formed by laminating 200 nm thick at 200 ° C. by a sputtering method. By this step, the fourth oxide film 28 serving as a mask material was formed and patterned on the back surface side of the silicon wafer.

【0069】水素を含む絶縁膜として、プラズマCVD
法により第2の窒化膜15を形成した。ここでは、温度
400℃、圧力2.8Torr、SiH4 流量290s
ccm、NH3 流量1900sccm、N2 流量100
0sccm、2周波励起のプラズマを用いて堆積速度2
0.8nm/minの条件下で厚さ270nmの第2の
窒化膜15を形成した。この窒化膜中の水素含有量は5
%であった。
Plasma CVD is used as an insulating film containing hydrogen.
The second nitride film 15 was formed by the method. Here, the temperature is 400 ° C., the pressure is 2.8 Torr, and the SiH 4 flow rate is 290 s.
ccm, NH 3 flow rate 1900 sccm, N 2 flow rate 100
Deposition rate 2 using plasma of 0 sccm and 2 frequency excitation
A second nitride film 15 having a thickness of 270 nm was formed under the condition of 0.8 nm / min. The hydrogen content in this nitride film is 5
%Met.

【0070】続いて、水素中で400℃、120分間の
熱処理を行なって第2の窒化膜から多結晶シリコン層中
へ水素を拡散させる。これは多結晶シリコン素子18の
特性向上を図るために行なわれているものである。すな
わち、水素を拡散することで、多結晶シリコンの電気移
動度を大きくして、数μsec間に画素に電荷を書き込
むことが要求されるTFTの高速化を実現しようとする
ものである。
Subsequently, heat treatment is performed in hydrogen at 400 ° C. for 120 minutes to diffuse hydrogen from the second nitride film into the polycrystalline silicon layer. This is done to improve the characteristics of the polycrystalline silicon element 18. That is, it is intended to increase the electric mobility of polycrystalline silicon by diffusing hydrogen and to realize a high-speed operation of a TFT which is required to write an electric charge in a pixel in several μsec.

【0071】上記第2の窒化膜15に、画素スイッチン
グ素子のドレイン側の金属電極12に接続するスルーホ
ールを形成し、画素電極として透明導電膜17を形成し
た。ここでは、温度100℃、圧力2mTorr、O2
分圧3%、Sn分圧10%の条件下でスパッタ法により
厚さ140nmの非晶質ITO膜を堆積した。この状態
では画素電極は黒色であり、光透過率は70%であっ
た。この後40℃のHI/H3 PO2 の混合溶液を用い
てパターニングを行なった。側壁方向のエッチング量は
14nm程度に抑えることができた。
A through hole connected to the metal electrode 12 on the drain side of the pixel switching element was formed in the second nitride film 15, and a transparent conductive film 17 was formed as a pixel electrode. Here, the temperature is 100 ° C., the pressure is 2 mTorr, and O 2
An amorphous ITO film having a thickness of 140 nm was deposited by a sputtering method under the conditions of partial pressure of 3% and Sn partial pressure of 10%. In this state, the pixel electrode was black and the light transmittance was 70%. After that, patterning was performed using a mixed solution of HI / H 3 PO 2 at 40 ° C. The etching amount in the side wall direction could be suppressed to about 14 nm.

【0072】この後窒素中で400℃、120分間の熱
処理を行なって非晶質ITO膜を結晶化した。これによ
りITO膜の光透過率は95%となった。また、このと
きのITO膜の表面粗さは数nm程度であった。
After that, heat treatment was carried out in nitrogen at 400 ° C. for 120 minutes to crystallize the amorphous ITO film. As a result, the light transmittance of the ITO film became 95%. The surface roughness of the ITO film at this time was about several nm.

【0073】その後、公知の液晶表示装置組立プロセス
に行なって、液晶セルを作製した。最後に90℃のTM
AHによる異方性エッチングを行なって、n型シリコン
ウエハの一部を除去した。ここで第1の酸化膜2がエッ
チングストッパ層となる。当該工程により表示部が光透
過性となった。
Then, a known liquid crystal display device assembling process was performed to fabricate a liquid crystal cell. Finally TM at 90 ℃
Anisotropic etching with AH was performed to remove a part of the n-type silicon wafer. Here, the first oxide film 2 serves as an etching stopper layer. The display part became light transmissive by the said process.

【0074】本実施例の液晶表示装置は、従来の装置に
比べて電気特性の良好なスイッチング素子および駆動回
路を有し、高精細でかつ液晶が均一に配向した高性能の
液晶表示装置であった。
The liquid crystal display device of this embodiment is a high-performance liquid crystal display device which has a switching element and a drive circuit having better electric characteristics than the conventional device, and which is highly precise and in which the liquid crystal is uniformly aligned. It was

【0075】[0075]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
エッチング特性が良好で高品質の透明導電膜と、高速で
安定に駆動する半導体素子を備えた半導体素子基板が得
られる。
As described above, according to the present invention,
It is possible to obtain a semiconductor element substrate provided with a high-quality transparent conductive film having good etching characteristics and a semiconductor element that is stably driven at high speed.

【0076】上記半導体素子基板を用いた本発明の半導
体装置を適用した液晶表示装置においては、画素電極で
ある透明導電膜の製造工程において側壁方向のエッチン
グ量を抑えることができるため、パターンが小さくなっ
てしまうことがなく、表示部の高精細化を実現でき、よ
りリアルで細かい画像表示、あるいは拡大光学系による
プロジェクタに好ましく適用される。
In the liquid crystal display device to which the semiconductor device of the present invention using the above semiconductor element substrate is applied, the amount of etching in the side wall direction can be suppressed in the manufacturing process of the transparent conductive film which is the pixel electrode, so that the pattern is small. It is possible to realize high definition of the display unit without causing a problem, and it is preferably applied to a projector with a more realistic and fine image display or a magnifying optical system.

【0077】また、非晶質状態から結晶化した透明導電
膜の表面は均一であることから、均一な配向膜の形成お
よびこれによる液晶の均一な配向が実現でき、均一で高
品位の画像表示が実現し、点灯検査などでの歩留も向上
する。
Further, since the surface of the transparent conductive film crystallized from the amorphous state is uniform, it is possible to form a uniform alignment film and the uniform alignment of the liquid crystal, thereby providing a uniform and high-quality image display. Will be realized, and the yield in lighting inspection will be improved.

【0078】さらに、非晶質導電膜の結晶化と同時に、
半導体素子のプラズマダメージの回復を行なうことがで
きるため、半導体素子の特性劣化を抑制し、製造歩留の
向上が図られるとともに、全体の工程数を増加させるこ
となく当該効果を得ることができるため、製造コストを
低くすることができる。
Further, at the same time as crystallization of the amorphous conductive film,
Since the plasma damage of the semiconductor element can be recovered, the characteristic deterioration of the semiconductor element can be suppressed, the manufacturing yield can be improved, and the effect can be obtained without increasing the total number of steps. The manufacturing cost can be reduced.

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

【図1】本発明の半導体素子基板の一実施形態を示す断
面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of a semiconductor element substrate of the present invention.

【図2】本発明の半導体装置の一実施形態である液晶表
示装置を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a liquid crystal display device which is an embodiment of a semiconductor device of the present invention.

【図3】図1に示した半導体素子基板の製造工程を示す
図である。
FIG. 3 is a diagram showing a manufacturing process of the semiconductor element substrate shown in FIG.

【図4】図1に示した半導体素子基板の製造工程を示す
図である。
FIG. 4 is a diagram showing a manufacturing process of the semiconductor element substrate shown in FIG.

【図5】液晶表示装置のアクティブマトリクス基板の概
略構成図である。
FIG. 5 is a schematic configuration diagram of an active matrix substrate of a liquid crystal display device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 2 第1のシリコン酸化膜 3 第1のシリコン窒化膜 4 第2のシリコン酸化膜 5 多結晶シリコン層 6 ゲート絶縁膜 7 ゲート電極 8 チャネル 9 高濃度ソース・ドレイン 10 低濃度ソース・ドレイン 11 層間絶縁膜 12 金属電極 13 第3のシリコン酸化膜 14 金属遮光膜 15 第2のシリコン窒化膜 17 透明導電膜 18 多結晶シリコン素子 19 単結晶シリコン素子 20 第1の絶縁層 21 ガラス基板 22 遮光膜 23 カラーフィルター 24 透明対向電極 25 液晶 27 封止材 27 開口部 28 第4のシリコン酸化膜 29 配向膜 30 第2の絶縁層 51 画素スイッチング素子 52 バッファ回路 53 水平走査回路 54 垂直走査回路 55 画素電極 56 基板 1 silicon substrate 2 first silicon oxide film 3 first silicon nitride film 4 second silicon oxide film 5 polycrystalline silicon layer 6 gate insulating film 7 gate electrode 8 channel 9 high concentration source / drain 10 low concentration source / drain 11 Interlayer Insulating Film 12 Metal Electrode 13 Third Silicon Oxide Film 14 Metal Light Shielding Film 15 Second Silicon Nitride Film 17 Transparent Conductive Film 18 Polycrystalline Silicon Element 19 Single Crystal Silicon Element 20 First Insulating Layer 21 Glass Substrate 22 Light Shielding Film 23 Color filter 24 Transparent counter electrode 25 Liquid crystal 27 Encapsulant 27 Opening 28 Fourth silicon oxide film 29 Alignment film 30 Second insulating layer 51 Pixel switching element 52 Buffer circuit 53 Horizontal scanning circuit 54 Vertical scanning circuit 55 pixels Electrode 56 substrate

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 単結晶半導体基板上に少なくとも、単結
晶半導体素子と、透光性膜を介して形成された非単結晶
半導体素子と、非晶質導電膜を再結晶化してなる透明導
電膜とを有し、上記透光性膜直下の単結晶半導体基板が
除去され、上記単結晶半導体素子と非単結晶半導体素子
および該非単結晶半導体素子と透明導電膜とがそれぞれ
電気的に接続されていることを特徴とする半導体素子基
板。
1. A transparent conductive film obtained by recrystallizing an amorphous conductive film, and at least a single crystal semiconductor device, a non-single crystal semiconductor device formed through a translucent film, on a single crystal semiconductor substrate. And the single crystal semiconductor substrate directly below the translucent film is removed, and the single crystal semiconductor element and the non-single crystal semiconductor element and the non-single crystal semiconductor element and the transparent conductive film are electrically connected, respectively. A semiconductor element substrate characterized in that
【請求項2】 前記透明導電膜が酸化インジウムを主成
分とする膜である請求項1に記載の半導体素子基板。
2. The semiconductor element substrate according to claim 1, wherein the transparent conductive film is a film containing indium oxide as a main component.
【請求項3】 請求項1または2に記載の半導体素子基
板の製造法であって、単結晶半導体基板上に透光性膜を
形成する工程と、該透光性膜上に非単結晶半導体素子を
形成する工程と、単結晶半導体素子を形成する工程と、
非晶質導電膜を形成する工程と、該非晶質導電膜を再結
晶化して透明化する工程とを有することを特徴とする半
導体素子基板の製造法。
3. The method for manufacturing a semiconductor element substrate according to claim 1, wherein the step of forming a light-transmitting film on the single crystal semiconductor substrate, and the non-single-crystal semiconductor on the light-transmitting film. A step of forming an element, a step of forming a single crystal semiconductor element,
A method of manufacturing a semiconductor device substrate, comprising: a step of forming an amorphous conductive film; and a step of recrystallizing the amorphous conductive film to make it transparent.
【請求項4】 非晶質導電膜が25〜150℃で成膜さ
れた後パターニングされる請求項3記載の半導体素子基
板の製造法。
4. The method of manufacturing a semiconductor device substrate according to claim 3, wherein the amorphous conductive film is formed at 25 to 150 ° C. and then patterned.
【請求項5】 請求項1または2に記載の半導体素子基
板を用いたことを特徴とする半導体装置。
5. A semiconductor device using the semiconductor element substrate according to claim 1.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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