JPH10189993A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacture thereof

Info

Publication number
JPH10189993A
JPH10189993A JP35071096A JP35071096A JPH10189993A JP H10189993 A JPH10189993 A JP H10189993A JP 35071096 A JP35071096 A JP 35071096A JP 35071096 A JP35071096 A JP 35071096A JP H10189993 A JPH10189993 A JP H10189993A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
silicon film
film
amorphous silicon
gate electrode
thickness
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP35071096A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Nobuaki Suzuki
信明 鈴木
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sony Corp filed Critical Sony Corp
Priority to JP35071096A priority Critical patent/JPH10189993A/en
Publication of JPH10189993A publication Critical patent/JPH10189993A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reduce the difference between crystallization energy and activation energy by providing a polysilicon layer which is formed thinner at the part directly above a gate electrode than at other parts, and a pair of impurity diffusion layers formed in the polysilicon at the opposite sides of gate electrode. SOLUTION: An amorphous silicon 5 is about 50nm thick at the part of a light-doped N-type diffusion layer 10 and a heavily-doped N-type diffusion layer 12, but the thickness of the amorphous silicon 5 is decreased to 30-40nm at the part of undoped channel region. Consequently, the difference between the crystallization energy and the energy required for activation is reduced. According to the arrangement, crystallization of the amorphous silicon 5 at the part of channel region and activation of impurities at the part of the source- drain region, i.e., the lightly-doped N-type diffusion layer 10 and a heavily-doped N-type diffusion layer 12, can be carried out favorably through single irradiation of pulse laser 13.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ボトムゲート型多
結晶シリコン薄膜トランジスタ(TFT)等の半導体装
置及びその製造方法に関する。
The present invention relates to a semiconductor device such as a bottom gate type polycrystalline silicon thin film transistor (TFT) and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】高解像度ディスプレイ用として、スイッ
チング素子に多結晶シリコン薄膜トランジスタ(TF
T)を用いた小型、高精細のアクティブマトリクス型液
晶表示(LCD)パネルが開発されている。LCDのア
クティブエレメントに多結晶シリコンTFTを用いる
と、同一透明絶縁基板上に画素アレイ部と駆動アレイ部
とを同一プロセスで作製できるため、ワイヤーボンディ
ングや駆動ICの実装等の工程を削減できる利点が有
る。
2. Description of the Related Art For a high resolution display, a polycrystalline silicon thin film transistor (TF) is used as a switching element.
A small, high-definition active matrix liquid crystal display (LCD) panel using T) has been developed. When a polycrystalline silicon TFT is used for the active element of the LCD, the pixel array section and the drive array section can be manufactured on the same transparent insulating substrate by the same process, and thus there is an advantage that steps such as wire bonding and mounting of a drive IC can be reduced. Yes.

【0003】一方、多結晶シリコンTFTを用いて大型
且つ高精細のLCDパネルを実現するために低温化技術
が注目されている。この低温化技術は、プロセス温度を
600℃以下まで下げたもので、この温度領域であれ
ば、安価で大面積のハードガラス基板が使えるため、駆
動回路一体型の大型LCDやより低コストの小型LCD
が実現できる。
On the other hand, in order to realize a large-sized and high-definition LCD panel using a polycrystalline silicon TFT, a low-temperature technology has attracted attention. This low-temperature technology reduces the process temperature to 600 ° C or lower. In this temperature range, a cheap and large-area hard glass substrate can be used, so a large LCD with an integrated drive circuit and a smaller, lower-cost, smaller one can be used. LCD
Can be realized.

【0004】しかしながら、この温度領域で高性能の多
結晶シリコンTFTを作ることは技術的に容易ではな
く、従来、種々の手法が試みられている。例えば、化学
気相成長(CVD)法で形成した非晶質シリコン薄膜若
しくはCVD法で形成した多結晶シリコン薄膜にシリコ
ンをイオン注入して非晶質化したものに、例えば、パル
スレーザー等のレーザーエネルギーを照射して結晶化さ
せるレーザーアニール法は、結晶粒径(グレイン)の成
長を促進させて結晶性を高め、これにより、TFTの移
動度を改善しようとするものである。
However, it is not technically easy to produce a high-performance polycrystalline silicon TFT in this temperature range, and various techniques have been tried in the past. For example, an amorphous silicon thin film formed by a chemical vapor deposition (CVD) method or a polycrystalline silicon thin film formed by a CVD method, which is made amorphous by ion-implanting silicon, is subjected to a laser such as a pulse laser. The laser annealing method in which crystallization is performed by irradiating energy is intended to promote the growth of the crystal grain size (grain) to increase the crystallinity, thereby improving the mobility of the TFT.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】特に、低温化技術で製
造される多結晶シリコンTFTの場合、非晶質シリコン
膜の状態でソース/ドレイン領域に不純物を導入し、そ
の不純物の活性化処理と非晶質シリコン膜の結晶化処理
とを1回のレーザーアニールで同時に行うことが簡便で
ある。これにより、レーザーエネルギーの照射回数を減
らすことができて、工程を簡略化することができるとと
もに、例えば、エキシマレーザーのように定期的にガス
の充填が必要な装置におけるメインテナンスサイクルを
伸ばすことができて、生産性が向上する。
In particular, in the case of a polycrystalline silicon TFT manufactured by a low-temperature technology, an impurity is introduced into a source / drain region in an amorphous silicon film state, and the impurity is activated. It is convenient to simultaneously perform the crystallization treatment of the amorphous silicon film and one laser annealing. As a result, the number of laser energy irradiations can be reduced, and the process can be simplified.Also, the maintenance cycle of a device that requires periodic gas filling such as an excimer laser can be extended. Thus, productivity is improved.

【0006】しかしながら、特にボトムゲート型の多結
晶シリコンTFTの場合には、チャネル領域の下に熱伝
導率の高い金属膜からなるゲート電極が存在するので、
非晶質シリコンの結晶化に必要なレーザーエネルギーと
不純物の活性化に必要なレーザーエネルギーとの差がか
なり大きくなるという問題が有った。
However, particularly in the case of a bottom gate type polycrystalline silicon TFT, a gate electrode made of a metal film having high thermal conductivity exists under the channel region.
There has been a problem that the difference between the laser energy required for crystallization of amorphous silicon and the laser energy required for activating the impurities is considerably large.

【0007】例えば、ガラス基板上に直接非晶質シリコ
ン膜を形成するトップゲート型の場合には、不純物の活
性化に必要なレーザーエネルギーが、例えば、280m
J/cm2 程度であるのに対し、非晶質シリコンの結晶
化に必要なレーザーエネルギーは320mJ/cm2
度で良い。ところが、ボトムゲート型の場合には、チャ
ネル領域の下に存在する熱伝導率の高いゲート電極から
非晶質シリコンの結晶化に必要な熱エネルギーが一部逃
げるので、非晶質シリコンの結晶化に380mJ/cm
2 程度のレーザーエネルギーが必要になる。
For example, in the case of a top gate type in which an amorphous silicon film is formed directly on a glass substrate, the laser energy required for activating impurities is, for example, 280 m
The laser energy required for crystallization of amorphous silicon is about 320 mJ / cm 2 , while it is about J / cm 2 . However, in the case of the bottom gate type, some of the thermal energy required for crystallization of amorphous silicon escapes from the gate electrode having a high thermal conductivity existing under the channel region, so that the crystallization of amorphous silicon is performed. 380mJ / cm
About 2 laser energies are required.

【0008】このため、特にボトムゲート型の多結晶シ
リコンTFTにおいて非晶質シリコンの結晶化と不純物
の活性化を同時に行おうとすると、照射するレーザーエ
ネルギーの設定が非常に困難であった。例えば、照射す
るレーザーエネルギーを不純物の活性化に必要な比較的
低い値に設定すると、不純物を導入していないチャネル
領域における結晶化が不充分となる。一方、照射するレ
ーザーエネルギーを非晶質シリコンの結晶化に必要な比
較的高い値に設定すると、今度は、不純物を導入した部
分で過剰のエネルギーが供給されるために、その部分で
膜飛び等の不良が発生する。即ち、不純物を導入した部
分は導入していない部分を結晶化するエネルギーよりも
低い値でシリコン膜にアブレーション(abrasion) がで
きるので、その部分に、不純物を導入していない部分の
結晶化に必要な高いエネルギーを照射すると膜の破壊が
発生する。
Therefore, particularly in a bottom gate type polycrystalline silicon TFT, it is very difficult to set the irradiation laser energy when crystallization of amorphous silicon and activation of impurities are attempted at the same time. For example, when the irradiation laser energy is set to a relatively low value required for activating the impurity, crystallization in the channel region into which the impurity is not introduced becomes insufficient. On the other hand, if the irradiation laser energy is set to a relatively high value required for crystallization of amorphous silicon, excessive energy is supplied to the portion where the impurity is introduced, so that film skipping occurs in that portion. Failure occurs. In other words, the portion into which the impurity is introduced can be ablated on the silicon film at a value lower than the energy for crystallizing the portion into which the impurity has not been introduced. Irradiation with very high energy causes film destruction.

【0009】要するに、トップゲート型の多結晶シリコ
ンTFTではそれ程問題にならなかった非晶質シリコン
の結晶化に必要なレーザーエネルギーと不純物の活性化
に必要なレーザーエネルギーとの差が、ボトムゲート型
の多結晶シリコンTFTでは深刻な問題となっていた。
そして、この問題が、ゲート電極形成後に非晶質シリコ
ンの結晶化と不純物の活性化を同時に行うことができる
ために工程的には有利なボトムゲート型多結晶シリコン
TFTにおいて、その結晶化と活性化の同時処理を困難
にしていた。
In short, the difference between the laser energy required for crystallization of amorphous silicon and the laser energy required for activating impurities, which was not so problematic in a top gate type polycrystalline silicon TFT, is a bottom gate type polycrystalline silicon TFT. In the case of the polycrystalline silicon TFT of, there has been a serious problem.
This problem is solved by the fact that the crystallization and the activation of the amorphous silicon can be simultaneously performed after the formation of the gate electrode. This makes it difficult to perform simultaneous processing.

【0010】そこで、本発明の目的は、例えば、ボトム
ゲート型多結晶シリコンTFTにおいて、チャネル領域
における非晶質シリコンの結晶化エネルギーとソース/
ドレイン領域における不純物の活性化に必要なエネルギ
ーとの差を小さくして、非晶質シリコンの結晶化と不純
物の活性化を1回のレーザーアニールにより同時に行う
ことを容易にした半導体装置及びその製造方法を提供す
ることである。
Therefore, an object of the present invention is, for example, in a bottom gate type polycrystalline silicon TFT, the crystallization energy of amorphous silicon in the channel region and the source / source energy.
A semiconductor device in which the difference between the energy necessary for activation of impurities in the drain region and the activation of impurities can be easily performed at the same time by one laser annealing and a semiconductor device and its manufacture Is to provide a method.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
本発明の半導体装置は、絶縁基板と、前記絶縁基板の上
に所定パターンに形成されたゲート電極と、前記ゲート
電極の上に形成されたゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁
膜の上に形成され、且つ、前記ゲート電極の直上位置の
部分が他の部分よりも膜厚が薄い多結晶シリコン膜と、
前記ゲート電極の両側位置の前記多結晶シリコン膜中に
形成された一対の不純物拡散層と、を有する。
A semiconductor device according to the present invention for solving the above-mentioned problems includes an insulating substrate, a gate electrode formed in a predetermined pattern on the insulating substrate, and a gate electrode formed on the gate electrode. A gate insulating film, a polycrystalline silicon film formed on the gate insulating film and having a portion at a position immediately above the gate electrode thinner than other portions;
A pair of impurity diffusion layers formed in the polycrystalline silicon film on both sides of the gate electrode.

【0012】また、本発明の半導体装置の製造方法は、
絶縁基板上にゲート電極を所定パターンに形成する工程
と、前記ゲート電極上を含む前記絶縁基板上の全面にゲ
ート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲート絶縁膜上の全
面に非晶質シリコン膜を形成する工程と、前記ゲート電
極の直上位置の部分の前記非晶質シリコン膜の膜厚が他
の部分よりも小さくなるように、前記非晶質シリコン膜
を加工する工程と、前記ゲート電極の両側位置の前記非
晶質シリコン膜中に不純物を導入する工程と、前記非晶
質シリコン膜にレーザーエネルギーを照射して、前記非
晶質シリコン膜を結晶化するとともに、前記非晶質シリ
コン膜中に導入した前記不純物を活性化する工程と、を
有する。
Further, a method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention
Forming a gate electrode in a predetermined pattern on the insulating substrate; forming a gate insulating film on the entire surface of the insulating substrate including the gate electrode; and forming an amorphous silicon film on the entire surface of the gate insulating film. Forming the amorphous silicon film so that the thickness of the amorphous silicon film in a portion immediately above the gate electrode is smaller than in other portions; and Introducing an impurity into the amorphous silicon film on both sides of the amorphous silicon film, and irradiating the amorphous silicon film with laser energy to crystallize the amorphous silicon film and form the amorphous silicon film. Activating the impurities introduced into the film.

【0013】また、本発明の別の態様による半導体装置
の製造方法は、絶縁基板上にゲート電極を所定パターン
に形成する工程と、前記ゲート電極上を含む前記絶縁基
板上の全面にゲート絶縁膜を形成する工程と、前記ゲー
ト絶縁膜上の全面に非晶質シリコン膜を形成する工程
と、前記ゲート電極の直上位置の部分の前記非晶質シリ
コン膜の膜厚が他の部分よりも小さくなるように、前記
非晶質シリコン膜を加工する工程と、前記非晶質シリコ
ン膜に第1のレーザーエネルギーを照射することによ
り、前記非晶質シリコン膜を結晶化して多結晶シリコン
膜にする工程と、前記ゲート電極の両側位置の前記多結
晶シリコン膜中に不純物を導入する工程と、前記多結晶
シリコン膜に第2のレーザーエネルギーを照射して、前
記多結晶シリコン膜中に導入した前記不純物を活性化す
る工程と、を有する。
A method of manufacturing a semiconductor device according to another aspect of the present invention includes a step of forming a gate electrode in a predetermined pattern on an insulating substrate, and a gate insulating film over the entire surface of the insulating substrate including the gate electrode. And a step of forming an amorphous silicon film over the entire surface of the gate insulating film, and the film thickness of the amorphous silicon film in a portion immediately above the gate electrode is smaller than that in other portions. So that the amorphous silicon film is processed, and the amorphous silicon film is crystallized into a polycrystalline silicon film by irradiating the amorphous silicon film with a first laser energy. A step of introducing an impurity into the polycrystalline silicon film on both sides of the gate electrode; and irradiating the polycrystalline silicon film with a second laser energy to form an impurity in the polycrystalline silicon film. And a step of activating the introduced the impurity, the.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明を好ましい実施の形
態に従い説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described according to preferred embodiments.

【0015】まず、図1〜図4を参照して、ボトムゲー
ト型のNチャネル型多結晶シリコン薄膜トランジスタ
(TFT)及びその製造方法に本発明を適用した第1の
実施の形態をその製造方法に従い説明する。
First, referring to FIGS. 1 to 4, a first embodiment in which the present invention is applied to a bottom gate type N-channel type polycrystalline silicon thin film transistor (TFT) and a method for manufacturing the same will be described in accordance with the method for manufacturing the same. explain.

【0016】まず、図1(a)に示すように、ガラス基
板等の透明絶縁基板1上に、Mo、Ta、Mo−Ta等
の金属からなる膜厚200nm程度のゲート電極2を所
定パターンに形成する。
First, as shown in FIG. 1A, on a transparent insulating substrate 1 such as a glass substrate, a gate electrode 2 made of a metal such as Mo, Ta, or Mo—Ta having a thickness of about 200 nm is formed in a predetermined pattern. Form.

【0017】次に、図1(b)に示すように、ゲート電
極2上を含む透明絶縁基板1上の全面に、プラズマCV
D(化学気相成長)法により、ゲート絶縁膜となる、膜
厚50nm程度の窒化シリコン(SiNx )膜3及びそ
の上に膜厚100nm程度の酸化シリコン(SiO2
膜4を順次形成する。
Next, as shown in FIG. 1B, a plasma CV is applied to the entire surface of the transparent insulating substrate 1 including the gate electrode 2.
By a D (chemical vapor deposition) method, a silicon nitride (SiN x ) film 3 having a thickness of about 50 nm to be a gate insulating film and a silicon oxide (SiO 2 ) having a thickness of about 100 nm thereon are formed.
The film 4 is formed sequentially.

【0018】次に、図1(c)に示すように、酸化シリ
コン膜4の上に、やはり、プラズマCVD法により非晶
質シリコン膜5を形成する。この時、非晶質シリコン膜
5の膜厚は、例えば、チャネル領域で必要とされる膜厚
よりも10nm程度以上厚く形成する。例えば、非晶質
シリコン膜5を50nm程度の膜厚に形成する。なお、
非晶質シリコン膜5は、多結晶シリコン膜をプラズマC
VD法で形成した後、その多結晶シリコン膜にシリコン
をイオン注入して非晶質化することにより形成しても良
い。
Next, as shown in FIG. 1C, an amorphous silicon film 5 is formed on the silicon oxide film 4 by the plasma CVD method. At this time, the thickness of the amorphous silicon film 5 is formed to be, for example, about 10 nm or more larger than the thickness required in the channel region. For example, the amorphous silicon film 5 is formed to a thickness of about 50 nm. In addition,
The amorphous silicon film 5 is a polycrystalline silicon film formed by plasma C
After the formation by the VD method, silicon may be ion-implanted into the polycrystalline silicon film to make it amorphous.

【0019】次に、図2(a)に示すように、非晶質シ
リコン膜5上の全面にネガ型のフォトレジスト6を塗布
形成した後、透明絶縁基板1の裏面側からゲート電極2
をマスクとしてこのフォトレジスト6を露光し、現像し
て、フォトレジスト6に、ゲート電極2のパターンに整
合したパターンの開口7を形成する。
Next, as shown in FIG. 2A, a negative type photoresist 6 is applied and formed on the entire surface of the amorphous silicon film 5 and then the gate electrode 2 is formed from the back side of the transparent insulating substrate 1.
The photoresist 6 is exposed and developed by using the mask as a mask, and an opening 7 having a pattern matching the pattern of the gate electrode 2 is formed in the photoresist 6.

【0020】次に、図2(b)に示すように、フォトレ
ジスト6の開口7を通して非晶質シリコン膜5をドライ
エッチングし、図示の如く、ゲート電極2の直上位置の
部分の非晶質シリコン膜5の膜厚を30〜40nm程度
に加工する。
Next, as shown in FIG. 2B, the amorphous silicon film 5 is dry-etched through the opening 7 of the photoresist 6, and as shown in the drawing, the amorphous portion of the portion immediately above the gate electrode 2 is amorphous. The film thickness of the silicon film 5 is processed to about 30 to 40 nm.

【0021】この時、本実施の形態では、フォトレジス
ト6を、透明絶縁基板1の裏面側からゲート電極2をマ
スクとして露光してパターニングしたので、フォトレジ
スト6の開口7がゲート電極2に対し自己整合的に形成
され、従って、後にTFTのチャネル領域となる非晶質
シリコン膜5の膜厚の薄い部分もゲート電極2に対し自
己整合的に形成される。また、非晶質シリコン膜5の膜
厚の加工をドライエッチングで行うことにより、非晶質
シリコン膜5の膜厚を簡便に減少させることができると
ともに、異方性の比較的強いエッチングを行うことによ
り、非晶質シリコン膜5の膜厚の薄い部分を形状性及び
寸法制御性良く形成することができる。
At this time, in the present embodiment, the photoresist 6 is exposed and patterned from the back side of the transparent insulating substrate 1 using the gate electrode 2 as a mask. The thin portion of the amorphous silicon film 5 which is formed in a self-aligned manner and thus becomes a channel region of the TFT later is also formed in a self-aligned manner with respect to the gate electrode 2. Further, by processing the thickness of the amorphous silicon film 5 by dry etching, the thickness of the amorphous silicon film 5 can be easily reduced, and etching with relatively strong anisotropy is performed. Thus, the thin portion of the amorphous silicon film 5 can be formed with good shape and dimensional control.

【0022】次に、図2(c)に示すように、フォトレ
ジスト6をアッシングして除去する。
Next, as shown in FIG. 2C, the photoresist 6 is removed by ashing.

【0023】次に、図3(a)に示すように、今度はポ
ジ型のフォトレジスト8を全面に塗布形成した後、やは
り透明絶縁基板1の裏面側からゲート電極2をマスクと
してこのフォトレジスト8を露光し、現像して、図示の
如く、ゲート電極2のパターンに整合したパターンのフ
ォトレジスト8を残す。
Next, as shown in FIG. 3A, a positive type photoresist 8 is applied and formed on the entire surface, and then, using the gate electrode 2 as a mask, the photoresist is also applied from the back side of the transparent insulating substrate 1. The photoresist 8 is exposed and developed to leave a photoresist 8 in a pattern that matches the pattern of the gate electrode 2 as shown.

【0024】しかる後、このフォトレジスト8をイオン
注入マスクとして用い、例えば、PH3 により、非晶質
シリコン膜5にゲート電極2と自己整合的にN型不純物
9、例えば、リン(P)を比較的低濃度にイオン注入
し、ゲート電極2の両側の膜厚が厚い部分の非晶質シリ
コン膜5中に、例えば、1018〜1019/cm3 程度の
濃度のN型低濃度拡散層10を形成する。
Thereafter, using this photoresist 8 as an ion implantation mask, an N-type impurity 9, for example, phosphorus (P) is self-aligned with the gate electrode 2 in the amorphous silicon film 5 by PH 3 , for example. Ion implantation is performed at a relatively low concentration, and an N-type low concentration diffusion layer having a concentration of, for example, about 10 18 to 10 19 / cm 3 is formed in the thick portion of the amorphous silicon film 5 on both sides of the gate electrode 2. Form 10.

【0025】次に、図3(b)に示すように、フォトレ
ジスト8をアッシングして除去した後、今度は、ゲート
電極2を含む比較的幅広の領域にフォトレジスト11を
形成する。そして、このフォトレジスト11をイオン注
入マスクとして用い、例えば、PH3 により、非晶質シ
リコン膜5にN型不純物9、例えば、リン(P)を比較
的高濃度にイオン注入し、例えば、1019〜1021/c
3 程度の濃度のN型高濃度拡散層12を形成する。こ
れにより、TFTのソース/ドレインを主として構成す
るN型高濃度拡散層12の内側にN型低濃度拡散層10
が設けられたLDD(Lightly Doped Drain)構造が形成
される。なお、非晶質シリコン膜5への不純物の導入は
拡散法により行っても良い。
Next, as shown in FIG. 3B, after the photoresist 8 is removed by ashing, the photoresist 11 is formed in a relatively wide region including the gate electrode 2 this time. Then, using this photoresist 11 as an ion implantation mask, an N-type impurity 9, for example, phosphorus (P) is ion-implanted into the amorphous silicon film 5 at a relatively high concentration by, for example, PH 3 , and then, for example, 10 19 ~10 21 / c
An N-type high concentration diffusion layer 12 having a concentration of about m 3 is formed. As a result, the N-type low-concentration diffusion layer 10 is formed inside the N-type high-concentration diffusion layer 12 which mainly constitutes the source / drain of the TFT.
Is formed to provide an LDD (Lightly Doped Drain) structure. The introduction of impurities into the amorphous silicon film 5 may be performed by a diffusion method.

【0026】次に、図3(c)に示すように、フォトレ
ジスト11をアッシングして除去した後、全面にパルス
レーザー13を照射し、非晶質シリコン膜5の結晶化
と、N型低濃度拡散層10及びN型高濃度拡散層12に
夫々導入した不純物の活性化とを同時に行う。そして、
非晶質シリコン膜5は、結晶化して多結晶シリコン膜1
4になる。
Next, as shown in FIG. 3 (c), after the photoresist 11 is removed by ashing, the entire surface is irradiated with a pulse laser 13 to crystallize the amorphous silicon film 5 and reduce the N-type conductivity. The activation of the impurities respectively introduced into the concentration diffusion layer 10 and the N-type high concentration diffusion layer 12 is simultaneously performed. And
The amorphous silicon film 5 is crystallized to form a polycrystalline silicon film 1.
4.

【0027】この時、本実施の形態では、不純物を導入
したN型低濃度拡散層10及びN型高濃度拡散層12の
部分の非晶質シリコン膜5の膜厚が50nm程度である
のに対し、不純物を導入しないチャネル領域部分の非晶
質シリコン膜5の膜厚を30〜40nm程度と相対的に
小さくしている。即ち、不純物を導入しない部分の非晶
質シリコン膜5の膜厚を、不純物を導入した部分の膜厚
よりも相対的に小さくすることにより、その部分での結
晶化エネルギーを相対的に小さくして、結晶化エネルギ
ーと不純物の活性化に必要なエネルギーとの差を小さく
する。この結果、チャネル領域部分での非晶質シリコン
膜5の結晶化と、ソース/ドレイン領域であるN型低濃
度拡散層10及びN型高濃度拡散層12の部分での不純
物の活性化とを、1回のパルスレーザー13の照射によ
り、同じエネルギーで好適に行うことができる。
At this time, in this embodiment, although the thickness of the amorphous silicon film 5 in the portions of the N-type low concentration diffusion layer 10 and the N-type high concentration diffusion layer 12 into which the impurities are introduced is about 50 nm. On the other hand, the film thickness of the amorphous silicon film 5 in the channel region where impurities are not introduced is relatively small, about 30 to 40 nm. That is, by making the film thickness of the amorphous silicon film 5 in the part where impurities are not introduced relatively smaller than the film thickness in the part where impurities are introduced, the crystallization energy in that part is made relatively small. Thus, the difference between the crystallization energy and the energy required for activating the impurities is reduced. As a result, crystallization of the amorphous silicon film 5 in the channel region portion and activation of impurities in the N-type low concentration diffusion layer 10 and the N-type high concentration diffusion layer 12 which are the source / drain regions are performed. One irradiation with the pulse laser 13 can be suitably performed with the same energy.

【0028】この目的のためには、不純物を導入しない
部分の非晶質シリコン膜の膜厚に対し、他の部分の非晶
質シリコン膜の膜厚を1.8〜5倍以上、即ち、不純物
を導入しない部分の非晶質シリコン膜の膜厚を他の部分
の非晶質シリコン膜の膜厚の80〜20%以下に設定す
るのが好ましい。例えば、不純物を導入しない部分の非
晶質シリコン膜の膜厚を10〜40nm程度に設定し、
他の部分の非晶質シリコン膜の膜厚を50nm以上に設
定するのが好ましい。不純物を導入しない部分の非晶質
シリコン膜の膜厚と他の部分の非晶質シリコン膜の膜厚
の比が上述の範囲よりも小さいと、非晶質シリコンの結
晶化エネルギーと不純物の活性化に必要なエネルギーと
の差を小さくする効果が充分に得られなくなる場合が有
り、一方、比が上述の範囲よりも大きいと、ソース/ド
レイン領域に比較してチャネル領域の厚みが小さくなり
過ぎ、チャネル抵抗が大きくなり過ぎる虞が有る。ま
た、チャネル部分の膜厚を10nmよりも小さくする
と、トンネル効果によるリーク電流が発生する虞も有
る。
For this purpose, the thickness of the amorphous silicon film in the other portion is 1.8 to 5 times or more the thickness of the amorphous silicon film in the portion where the impurity is not introduced, that is, It is preferable that the thickness of the amorphous silicon film in the portion where the impurity is not introduced be set to 80 to 20% or less of the thickness of the amorphous silicon film in the other portion. For example, the thickness of the portion of the amorphous silicon film where no impurity is introduced is set to about 10 to 40 nm,
It is preferable to set the thickness of the amorphous silicon film in other portions to 50 nm or more. If the ratio of the thickness of the amorphous silicon film in the portion where the impurity is not introduced to the thickness of the amorphous silicon film in the other portion is smaller than the above range, the crystallization energy of the amorphous silicon and the activity of the impurity are reduced. In some cases, the effect of reducing the difference from the energy required for the formation may not be sufficiently obtained. On the other hand, if the ratio is larger than the above range, the thickness of the channel region becomes too small as compared with the source / drain regions. In addition, there is a possibility that the channel resistance becomes too large. If the thickness of the channel portion is smaller than 10 nm, a leak current may be generated due to a tunnel effect.

【0029】次に、この図3(c)に示すシリコンの結
晶化及び不純物の活性化のためのレーザーアニール処理
終了後、図示は省略するが、個々のTFT毎に、その活
性層である多結晶シリコン膜14を島状に切り離して、
個々のTFTを電気的に分離する。
Next, after the laser annealing process for crystallization of silicon and activation of impurities shown in FIG. 3C is completed, although not shown, each TFT has its active layer, which is an active layer. The crystalline silicon film 14 is cut into islands,
The individual TFTs are electrically separated.

【0030】しかる後、図4(a)に示すように、層間
絶縁膜として膜厚100nm程度の酸化シリコン(Si
2 )膜15、及び、その上にパッシベーション膜とし
て膜厚200nm程度の窒化シリコン(SiNx )膜1
6を順次形成する。この後、350℃程度で窒素雰囲気
中でアニールを行い、各膜中の欠陥準位を低減する。
Thereafter, as shown in FIG. 4A, a silicon oxide (Si) having a thickness of about 100 nm is formed as an interlayer insulating film.
O 2 ) film 15 and a silicon nitride (SiN x ) film 1 having a thickness of about 200 nm as a passivation film thereon.
6 are sequentially formed. Thereafter, annealing is performed at about 350 ° C. in a nitrogen atmosphere to reduce defect levels in each film.

【0031】次いで、図4(b)に示すように、フォト
リソグラフィー及びドライ若しくはウェットエッチング
により、窒化シリコン膜16及び酸化シリコン膜15に
N型高濃度拡散層12にまで達する開孔17を形成す
る。この後、開孔17内を含む全面に膜厚500nm程
度のアルミ(Al)膜18を形成した後、フォトリソグ
ラフィー及びドライエッチングにより、このAl膜18
をパターニングして、図示の如く、開孔20の位置でT
FTのソース/ドレインであるN型高濃度拡散層12に
夫々電気的に接続するAl配線18を形成する。
Next, as shown in FIG. 4B, an opening 17 reaching the N-type high-concentration diffusion layer 12 is formed in the silicon nitride film 16 and the silicon oxide film 15 by photolithography and dry or wet etching. . Thereafter, an aluminum (Al) film 18 having a thickness of about 500 nm is formed on the entire surface including the inside of the opening 17, and then the Al film 18 is formed by photolithography and dry etching.
Is patterned as shown in FIG.
Al wirings 18 electrically connected to the N-type high-concentration diffusion layers 12 which are the source / drain of the FT are formed.

【0032】以上の工程により、ボトムゲート型のNチ
ャネル型多結晶シリコンTFTが製造される。なお、N
チャネル型多結晶シリコンTFTのソース/ドレイン領
域に導入するN型不純物としては、上述の例のリン
(P)に限らず、ヒ素(As)を用いても良い。また、
Pチャネル型多結晶シリコンTFTの場合には、そのソ
ース/ドレイン領域に導入する不純物としてP型不純
物、例えば、ボロン(B)を用いることにより、上述の
Nチャネル型多結晶シリコンTFTとほぼ同様の工程で
製造することができる。
Through the above steps, the bottom gate type N-channel type polycrystalline silicon TFT is manufactured. Note that N
The N-type impurity introduced into the source / drain regions of the channel-type polycrystalline silicon TFT is not limited to phosphorus (P) in the above example, but arsenic (As) may be used. Also,
In the case of a P-channel type polycrystalline silicon TFT, by using a P-type impurity such as boron (B) as an impurity to be introduced into its source / drain region, substantially the same as the above-mentioned N-channel type polycrystalline silicon TFT is obtained. It can be manufactured in process.

【0033】次に、図5及び図6を参照して、本発明の
第2の実施の形態を説明する。この第2の実施の形態に
おいて、上述した第1の実施の形態に対応する部位には
上述した第1の実施の形態と同一の符号を付す。
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. In this second embodiment, parts corresponding to those in the above-described first embodiment are designated by the same reference numerals as those in the above-described first embodiment.

【0034】この第2の実施の形態では、ボトムゲート
型多結晶シリコンTFTにおいて、チャネル領域の下に
熱伝導率の高いゲート電極が存在することによるチャネ
ル領域とそれ以外の領域でのシリコンの結晶化エネルギ
ーの不均一を、チャネル領域の非晶質シリコン膜の膜厚
を他の部分よりも小さくすることで小さくする。
In the second embodiment, in the bottom gate type polycrystalline silicon TFT, the crystal of silicon in the channel region and other regions due to the presence of the gate electrode having high thermal conductivity under the channel region. The non-uniformization of the energy for energy reduction is made smaller by making the film thickness of the amorphous silicon film in the channel region smaller than that in other portions.

【0035】即ち、ボトムゲート型多結晶シリコンTF
Tにおいては、下にゲート電極が存在するチャネル領域
部分とゲート電極が無い他の部分とでシリコンの結晶化
に要するレーザーエネルギーが異なる。例えば、下にゲ
ート電極が無い部分でのシリコンの結晶化エネルギー
は、既述したトップゲート型の場合と同じ、例えば、3
20mJ/cm2 程度であるのに対し、下にゲート電極
が存在するチャネル領域部分では、既述したように、そ
のゲート電極からシリコンの結晶化に必要な熱エネルギ
ーが一部逃げるので、シリコンの結晶化に380mJ/
cm2 程度のレーザーエネルギーが必要である。
That is, the bottom gate type polycrystalline silicon TF
In T, the laser energy required for crystallization of silicon differs between the channel region portion where the gate electrode exists below and the other portion where the gate electrode does not exist. For example, the crystallization energy of silicon in a portion where there is no gate electrode below is the same as that of the above-described top gate type, for example, 3
Whereas it is 20 mJ / cm 2 or so, the channel region portion is present a gate electrode underneath, as described above, since the thermal energy necessary for crystallization of the silicon from the gate electrode escape part, of silicon 380mJ / for crystallization
About 2 cm 2 of laser energy is required.

【0036】そこで、この第2の実施の形態では、それ
らの結晶化エネルギーの差を小さくすべく、チャネル領
域部分の非晶質シリコン膜の膜厚を他の部分よりも小さ
くしてから、レーザーアニールによる結晶化を行う。
Therefore, in the second embodiment, in order to reduce the difference in the crystallization energies, the thickness of the amorphous silicon film in the channel region is made smaller than that in the other portions. Crystallize by annealing.

【0037】即ち、この第2の実施の形態では、まず、
上述した第1の実施の形態の図1〜図2の工程と同じ工
程を行って、非晶質シリコン膜5のチャネル領域部分の
膜厚を他の部分よりも小さくする。
That is, in the second embodiment, first,
By performing the same steps as those of FIGS. 1 and 2 of the first embodiment described above, the film thickness of the channel region portion of the amorphous silicon film 5 is made smaller than other portions.

【0038】しかる後、図5(a)に示すように、非晶
質シリコン膜5の全面に第1のパルスレーザー19を照
射して、非晶質シリコン膜5を結晶化し、多結晶シリコ
ン膜14にする。この時、この第2の実施の形態では、
非晶質シリコン膜5のチャネル領域部分の膜厚を他の部
分よりも小さくして、その部分での結晶化エネルギーを
相対的に小さくしているので、下にゲート電極が存在す
るチャネル領域部分とゲート電極が無い他の部分とでの
シリコンの結晶化エネルギーの差が小さくなり、非晶質
シリコン膜5の全体に渡ってほぼ均一に結晶化が行われ
る。この結果、全体的に結晶粒径が大きい良質な多結晶
シリコン膜14が得られ、TFTの特性が向上する。
Thereafter, as shown in FIG. 5A, the entire surface of the amorphous silicon film 5 is irradiated with a first pulse laser 19 to crystallize the amorphous silicon film 5 and to form a polycrystalline silicon film. Set to 14. At this time, in the second embodiment,
Since the film thickness of the channel region portion of the amorphous silicon film 5 is made smaller than that of the other portion and the crystallization energy in that portion is made relatively small, the channel region portion where the gate electrode exists below is formed. And the difference in crystallization energy of silicon between the gate electrode and the other portion where the gate electrode is not formed becomes small, and crystallization is performed almost uniformly over the entire amorphous silicon film 5. As a result, a good quality polycrystalline silicon film 14 having a large crystal grain size is obtained as a whole, and the characteristics of the TFT are improved.

【0039】次に、図5(b)に示すように、上述した
第1の実施の形態の場合と同様、フォトレジスト8を全
面に塗布形成した後、これをパターニングして、図示の
如く、ゲート電極2のパターンに整合したパターンのフ
ォトレジスト8を残す。しかる後、このフォトレジスト
8をイオン注入マスクとして用いて、多結晶シリコン膜
14にゲート電極2と自己整合的にN型不純物9を比較
的低濃度にイオン注入し、ゲート電極2の両側の膜厚が
厚い部分の非晶質シリコン膜5中にN型低濃度拡散層1
0を形成する。
Next, as shown in FIG. 5B, similar to the case of the first embodiment, a photoresist 8 is applied and formed on the entire surface, and then patterned, as shown in FIG. The photoresist 8 having a pattern matching the pattern of the gate electrode 2 is left. Thereafter, using this photoresist 8 as an ion implantation mask, an N-type impurity 9 is ion-implanted into the polycrystalline silicon film 14 at a relatively low concentration in a self-aligned manner with the gate electrode 2 to form a film on both sides of the gate electrode 2. The N-type low concentration diffusion layer 1 is formed in the thick portion of the amorphous silicon film 5.
0 is formed.

【0040】次に、図5(c)に示すように、フォトレ
ジスト8をアッシングして除去した後、今度は、ゲート
電極2を含む比較的幅広の領域にフォトレジスト11を
形成する。そして、このフォトレジスト11をイオン注
入マスクとして用いて、非晶質シリコン膜5にN型不純
物9を比較的高濃度にイオン注入し、N型高濃度拡散層
12を形成する。
Next, as shown in FIG. 5C, after the photoresist 8 is removed by ashing, a photoresist 11 is formed in a relatively wide area including the gate electrode 2 this time. Then, using the photoresist 11 as an ion implantation mask, the N-type impurity 9 is ion-implanted into the amorphous silicon film 5 at a relatively high concentration to form an N-type high concentration diffusion layer 12.

【0041】次に、図6(a)に示すように、フォトレ
ジスト11をアッシングして除去した後、全面に第2の
パルスレーザー20を照射し、N型低濃度拡散層10及
びN型高濃度拡散層12に夫々導入した不純物の活性化
を行う。この時、この第2の実施の形態では、この第2
のパルスレーザー20を、不純物の活性化に必要なエネ
ルギーで照射すれば良く、従って、この第2のパルスレ
ーザー20は、上述した結晶化のための第1のパルスレ
ーザー19よりも低エネルギーで良い。
Next, as shown in FIG. 6A, after the photoresist 11 is removed by ashing, the entire surface is irradiated with a second pulsed laser 20 to remove the N-type low-concentration diffusion layer 10 and the N-type high-concentration diffusion layer. The impurities introduced into the concentration diffusion layer 12 are activated. At this time, in the second embodiment, the second
It is sufficient to irradiate the pulse laser 20 with the energy necessary for activating the impurities. Therefore, the second pulse laser 20 may have lower energy than the first pulse laser 19 for crystallization described above. .

【0042】次に、上述した第1の実施の形態の場合と
同様に、個々のTFT毎に、その活性層である多結晶シ
リコン膜14を島状に切り離して、個々のTFTを電気
的に分離する。
Next, as in the case of the first embodiment described above, the polycrystalline silicon film 14, which is the active layer, is cut into islands for each TFT, and the individual TFTs are electrically connected. To separate.

【0043】しかる後、図6(b)に示すように、層間
絶縁膜として膜厚100nm程度の酸化シリコン(Si
2 )膜15、及び、その上にパッシベーション膜とし
て膜厚200nm程度の窒化シリコン(SiNx )膜1
6を順次形成する。この後、350℃程度で窒素アニー
ルを行い、各膜中の欠陥準位を低減する。
Thereafter, as shown in FIG. 6B, a silicon oxide (Si
O 2 ) film 15 and a silicon nitride (SiN x ) film 1 having a thickness of about 200 nm as a passivation film thereon.
6 are sequentially formed. Thereafter, nitrogen annealing is performed at about 350 ° C. to reduce defect levels in each film.

【0044】次いで、図6(c)に示すように、フォト
リソグラフィー及びドライエッチングにより、窒化シリ
コン膜16及び酸化シリコン膜15にN型高濃度拡散層
12にまで達する開孔17を形成する。この後、開孔1
7内を含む全面に膜厚500nm程度のアルミ(Al)
膜18を形成した後、フォトリソグラフィー及びドライ
エッチングにより、このAl膜18をパターニングし
て、図示の如く、開孔20の位置でTFTのソース/ド
レインであるN型高濃度拡散層12に夫々電気的に接続
するAl配線18を形成する。
Next, as shown in FIG. 6C, an opening 17 reaching the N-type high concentration diffusion layer 12 is formed in the silicon nitride film 16 and the silicon oxide film 15 by photolithography and dry etching. After this, opening 1
Aluminum (Al) with a thickness of about 500 nm on the entire surface including the inside of 7
After the film 18 is formed, the Al film 18 is patterned by photolithography and dry etching, and as shown in FIG. An Al wiring 18 is formed to be electrically connected.

【0045】以上の工程により、ボトムゲート型のNチ
ャネル型多結晶シリコンTFTが製造される。
Through the above steps, a bottom gate N-channel type polycrystalline silicon TFT is manufactured.

【0046】以上、本発明をボトムゲート型多結晶シリ
コンTFT及びその製造方法に適用した実施の形態を説
明したが、本発明はこれらの実施の形態に限定されるも
のではない。例えば、上述の実施の形態では、TFTの
形成される絶縁基板が、例えば、液晶表示(LCD)パ
ネル用の透明絶縁基板1であり、フォトレジスト6及び
フォトレジスト8を夫々その透明絶縁基板1の裏面側か
ら露光して、これらをゲート電極2に自己整合的にパタ
ーニングしたが、本発明はLCD用以外のボトムゲート
型多結晶シリコンTFT及びその製造方法にも適用する
ことができ、その場合には、絶縁基板は必ずしも透明で
ある必要は無い。また、その場合には、フォトレジスト
6及びフォトレジスト8を夫々絶縁基板の表面側から適
当な露光マスクを用いてパターニングするようにすれば
良い。
Although the embodiments in which the present invention is applied to the bottom gate type polycrystalline silicon TFT and the method of manufacturing the same have been described, the present invention is not limited to these embodiments. For example, in the above-described embodiment, the insulating substrate on which the TFT is formed is, for example, the transparent insulating substrate 1 for a liquid crystal display (LCD) panel, and the photoresist 6 and the photoresist 8 are respectively replaced by the transparent insulating substrate 1. Exposure was performed from the back side, and these were patterned in a self-aligned manner on the gate electrode 2. However, the present invention can be applied to a bottom gate type polycrystalline silicon TFT other than for LCDs and a method of manufacturing the same. In other words, the insulating substrate does not necessarily need to be transparent. In this case, the photoresist 6 and the photoresist 8 may be patterned from the surface side of the insulating substrate using an appropriate exposure mask.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明においては、例えば、ボトムゲー
ト型多結晶シリコン薄膜トランジスタの活性層である多
結晶シリコン膜を、ゲート電極の直上位置の部分が他の
部分よりも膜厚が薄くなるように構成している。
According to the present invention, for example, a polycrystalline silicon film, which is an active layer of a bottom gate type polycrystalline silicon thin film transistor, is formed such that a portion immediately above a gate electrode is thinner than other portions. Make up.

【0048】従って、例えば、非晶質シリコン膜に不純
物を導入した後、その非晶質シリコン膜の結晶化と不純
物の活性化を同時に行う場合の結晶化エネルギーと活性
化エネルギーの差を小さくすることができて、これらの
処理を、例えば、1回のレーザーアニールで同時に行う
ことが容易になる。この結果、製造工程数が減って、工
程が簡略化されるとともに、例えば、パルスレーザーと
して用いるエキシマレーザー装置のメインテナンスサイ
クルを伸ばすことができて、生産性が向上する。
Therefore, for example, after the impurity is introduced into the amorphous silicon film, the difference between the crystallization energy and the activation energy when crystallization of the amorphous silicon film and activation of the impurity are simultaneously performed is reduced. This makes it easy to perform these processes simultaneously, for example, by one laser annealing. As a result, the number of manufacturing steps is reduced, the steps are simplified, and, for example, the maintenance cycle of an excimer laser device used as a pulse laser can be extended, thereby improving productivity.

【0049】また、例えば、下にゲート電極が存在する
部分と存在しない部分とでの非晶質シリコン膜の結晶化
エネルギーの不均一を解消することができて、全体に均
一に結晶化した多結晶シリコン膜を得ることができる。
この結果、特性の優れたボトムゲート型多結晶シリコン
薄膜トランジスタを得ることができる。
Further, for example, it is possible to eliminate the non-uniformity of the crystallization energy of the amorphous silicon film in the portion where the gate electrode is present and the portion where the gate electrode is not present, and it is possible to uniformly crystallize the entire surface. A crystalline silicon film can be obtained.
As a result, a bottom gate type polycrystalline silicon thin film transistor having excellent characteristics can be obtained.

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

【図1】本発明の第1の実施の形態によるボトムゲート
型多結晶シリコンTFTの製造方法を工程順に示す断面
図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a bottom-gate polycrystalline silicon TFT according to a first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図2】本発明の第1の実施の形態によるボトムゲート
型多結晶シリコンTFTの製造方法を工程順に示す断面
図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a bottom-gate polycrystalline silicon TFT according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図3】本発明の第1の実施の形態によるボトムゲート
型多結晶シリコンTFTの製造方法を工程順に示す断面
図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a bottom-gate polycrystalline silicon TFT according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図4】本発明の第1の実施の形態によるボトムゲート
型多結晶シリコンTFTの製造方法を工程順に示す断面
図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing the bottom gate type polycrystalline silicon TFT according to the first embodiment of the present invention in the order of steps.

【図5】本発明の第2の実施の形態によるボトムゲート
型多結晶シリコンTFTの製造方法を工程順に示す断面
図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view illustrating a method of manufacturing a bottom-gate polycrystalline silicon TFT according to a second embodiment of the present invention in the order of steps.

【図6】本発明の第2の実施の形態によるボトムゲート
型多結晶シリコンTFTの製造方法を工程順に示す断面
図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a method of manufacturing a bottom-gate polycrystalline silicon TFT according to the second embodiment of the present invention in the order of steps.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…透明絶縁基板、2…ゲート電極、3…窒化シリコン
膜、4…酸化シリコン膜、5…非晶質シリコン膜、6、
8、11…フォトレジスト、9…N型不純物、10…N
型低濃度拡散層、12…N型高濃度拡散層、13…パル
スレーザー、14…多結晶シリコン膜、15…酸化シリ
コン膜、16…窒化シリコン膜、18…アルミ配線、1
9…第1のパルスレーザー、20…第2のパルスレーザ
REFERENCE SIGNS LIST 1 transparent insulating substrate 2 gate electrode 3 silicon nitride film 4 silicon oxide film 5 amorphous silicon film 6
8, 11: photoresist, 9: N-type impurity, 10: N
Type low-concentration diffusion layer, 12 N-type high-concentration diffusion layer, 13 pulse laser, 14 polycrystalline silicon film, 15 silicon oxide film, 16 silicon nitride film, 18 aluminum wiring, 1
9: first pulse laser, 20: second pulse laser

Claims (17)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 絶縁基板と、 前記絶縁基板の上に所定パターンに形成されたゲート電
極と、 前記ゲート電極の上に形成されたゲート絶縁膜と、 前記ゲート絶縁膜の上に形成され、且つ、前記ゲート電
極の直上位置の部分が他の部分よりも膜厚が薄い多結晶
シリコン膜と、 前記ゲート電極の両側位置の前記多結晶シリコン膜中に
形成された一対の不純物拡散層と、 を有する半導体装置。
An insulating substrate, a gate electrode formed in a predetermined pattern on the insulating substrate, a gate insulating film formed on the gate electrode, and formed on the gate insulating film; A polycrystalline silicon film in which the portion immediately above the gate electrode is thinner than the other portion, and a pair of impurity diffusion layers formed in the polycrystalline silicon film on both sides of the gate electrode. Semiconductor device.
【請求項2】 前記ゲート電極の直上位置の部分の前記
多結晶シリコン膜の膜厚に対し、他の部分の前記多結晶
シリコン膜の膜厚が1.8〜5倍以上である、請求項1
に記載の半導体装置。
2. The thickness of the polycrystalline silicon film in a portion immediately above the gate electrode is 1.8 to 5 times or more the thickness of the polycrystalline silicon film in another portion. 1
3. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項3】 前記ゲート電極の直上位置の部分の前記
多結晶シリコン膜の膜厚が10〜40nmであり、他の
部分の前記多結晶シリコン膜の膜厚が50nm以上であ
る、請求項2に記載の半導体装置。
3. The film thickness of the polycrystalline silicon film in a portion immediately above the gate electrode is 10 to 40 nm, and the film thickness of the polycrystalline silicon film in another portion is 50 nm or more. 3. The semiconductor device according to claim 1.
【請求項4】 前記絶縁基板が透明絶縁基板である、請
求項1に記載の半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein said insulating substrate is a transparent insulating substrate.
【請求項5】 絶縁基板上にゲート電極を所定パターン
に形成する工程と、 前記ゲート電極上を含む前記絶縁基板上の全面にゲート
絶縁膜を形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜上の全面に非晶質シリコン膜を形成す
る工程と、 前記ゲート電極の直上位置の部分の前記非晶質シリコン
膜の膜厚が他の部分よりも小さくなるように、前記非晶
質シリコン膜を加工する工程と、 前記ゲート電極の両側位置の前記非晶質シリコン膜中に
不純物を導入する工程と、 前記非晶質シリコン膜にレーザーエネルギーを照射し
て、前記非晶質シリコン膜を結晶化するとともに、前記
非晶質シリコン膜中に導入した前記不純物を活性化する
工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
5. A step of forming a gate electrode in a predetermined pattern on an insulating substrate; a step of forming a gate insulating film on the entire surface of the insulating substrate including on the gate electrode; Forming an amorphous silicon film; and processing the amorphous silicon film such that the thickness of the amorphous silicon film in a portion immediately above the gate electrode is smaller than in other portions. Introducing an impurity into the amorphous silicon film on both sides of the gate electrode; irradiating the amorphous silicon film with laser energy to crystallize the amorphous silicon film; Activating the impurity introduced into the amorphous silicon film. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項6】 前記ゲート電極の直上位置の部分の前記
非晶質シリコン膜の膜厚を、他の部分の前記非晶質シリ
コン膜の膜厚の80〜20%以下になるように加工す
る、請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
6. The processing is performed so that the film thickness of the amorphous silicon film at a position directly above the gate electrode is 80 to 20% or less of the film thickness of the amorphous silicon film at another part. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5.
【請求項7】 前記非晶質シリコン膜を50nm以上の
膜厚に形成した後、前記ゲート電極の直上位置の部分の
前記非晶質シリコン膜の膜厚を10〜40nmに加工す
る、請求項6に記載の半導体装置の製造方法。
7. After forming the amorphous silicon film to a thickness of 50 nm or more, the film thickness of the amorphous silicon film at a position immediately above the gate electrode is processed to 10 to 40 nm. 7. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 6.
【請求項8】 前記ゲート電極の直上位置の部分の前記
非晶質シリコン膜の膜厚をドライエッチングにより加工
する、請求項5に記載の半導体装置の製造方法。
8. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the thickness of said amorphous silicon film in a portion immediately above said gate electrode is processed by dry etching.
【請求項9】 前記絶縁基板として透明絶縁基板を用
い、前記ゲート絶縁膜上に前記非晶質シリコン膜を形成
した後、前記非晶質シリコン膜上の全面にフォトレジス
ト膜を形成し、このフォトレジスト膜を前記透明絶縁基
板の裏面側から前記ゲート電極をマスクとして露光する
ことにより、前記フォトレジスト膜に前記ゲート電極に
整合したパターンの開口を形成し、しかる後、前記フォ
トレジスト膜の前記開口を通して、前記ゲート電極の直
上位置の部分の前記非晶質シリコン膜の膜厚を前記ドラ
イエッチングにより加工する、請求項8に記載の半導体
装置の製造方法。
9. A transparent insulating substrate is used as the insulating substrate, and after forming the amorphous silicon film on the gate insulating film, a photoresist film is formed on the entire surface of the amorphous silicon film. By exposing the photoresist film from the back surface side of the transparent insulating substrate using the gate electrode as a mask, an opening having a pattern aligned with the gate electrode is formed in the photoresist film. 9. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 8, wherein a thickness of the amorphous silicon film in a portion immediately above the gate electrode is processed through the opening by the dry etching.
【請求項10】 前記レーザーエネルギーとしてパルス
レーザーを用いる、請求項5に記載の半導体装置の製造
方法。
10. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein a pulsed laser is used as the laser energy.
【請求項11】 絶縁基板上にゲート電極を所定パター
ンに形成する工程と、 前記ゲート電極上を含む前記絶縁基板上の全面にゲート
絶縁膜を形成する工程と、 前記ゲート絶縁膜上の全面に非晶質シリコン膜を形成す
る工程と、 前記ゲート電極の直上位置の部分の前記非晶質シリコン
膜の膜厚が他の部分よりも小さくなるように、前記非晶
質シリコン膜を加工する工程と、 前記非晶質シリコン膜に第1のレーザーエネルギーを照
射することにより、前記非晶質シリコン膜を結晶化して
多結晶シリコン膜にする工程と、 前記ゲート電極の両側位置の前記多結晶シリコン膜中に
不純物を導入する工程と、 前記多結晶シリコン膜に第2のレーザーエネルギーを照
射して、前記多結晶シリコン膜中に導入した前記不純物
を活性化する工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
11. A step of forming a gate electrode in a predetermined pattern on an insulating substrate, a step of forming a gate insulating film on the entire surface of the insulating substrate including on the gate electrode, and a step of forming a gate insulating film on the entire surface of the gate insulating film. Forming an amorphous silicon film; and processing the amorphous silicon film such that the thickness of the amorphous silicon film in a portion immediately above the gate electrode is smaller than in other portions. Irradiating the amorphous silicon film with a first laser energy to crystallize the amorphous silicon film into a polycrystalline silicon film; and forming the polycrystalline silicon film on both sides of the gate electrode. Introducing an impurity into the film; and irradiating the polycrystalline silicon film with a second laser energy to activate the impurity introduced into the polycrystalline silicon film. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim Rukoto.
【請求項12】 前記ゲート電極の直上位置の部分の前
記非晶質シリコン膜の膜厚を、他の部分の前記非晶質シ
リコン膜の膜厚の80〜20%以下になるように加工す
る、請求項11に記載の半導体装置の製造方法。
12. The processing is performed so that the film thickness of the amorphous silicon film at a position directly above the gate electrode is 80 to 20% or less of the film thickness of the amorphous silicon film at another part. A method for manufacturing a semiconductor device according to claim 11.
【請求項13】 前記非晶質シリコン膜を50nm以上
の膜厚に形成した後、前記ゲート電極の直上位置の部分
の前記非晶質シリコン膜の膜厚を10〜40nmに加工
する、請求項12に記載の半導体装置の製造方法。
13. After forming the amorphous silicon film to a thickness of 50 nm or more, the thickness of the amorphous silicon film at a position immediately above the gate electrode is processed to 10 to 40 nm. 13. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 12.
【請求項14】 前記ゲート電極の直上位置の部分の前
記非晶質シリコン膜の膜厚をドライエッチングにより加
工する、請求項11に記載の半導体装置の製造方法。
14. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein a thickness of said amorphous silicon film in a portion immediately above said gate electrode is processed by dry etching.
【請求項15】 前記絶縁基板として透明絶縁基板を用
い、前記ゲート絶縁膜上に前記非晶質シリコン膜を形成
した後、前記非晶質シリコン膜上の全面にフォトレジス
ト膜を形成し、このフォトレジスト膜を前記透明絶縁基
板の裏面側から前記ゲート電極をマスクとして露光する
ことにより、前記フォトレジスト膜に前記ゲート電極に
整合したパターンの開口を形成し、しかる後、前記フォ
トレジスト膜の前記開口を通して、前記ゲート電極の直
上位置の部分の前記非晶質シリコン膜の膜厚を前記ドラ
イエッチングにより加工する、請求項14に記載の半導
体装置の製造方法。
15. A transparent insulating substrate is used as the insulating substrate, and after forming the amorphous silicon film on the gate insulating film, a photoresist film is formed on the entire surface of the amorphous silicon film. By exposing the photoresist film from the back side of the transparent insulating substrate using the gate electrode as a mask, an opening having a pattern matching the gate electrode is formed in the photoresist film, and then the photoresist film is exposed to light. 15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 14, wherein the film thickness of the amorphous silicon film in a portion directly above the gate electrode is processed through the opening by the dry etching.
【請求項16】 前記第1及び第2のレーザーエネルギ
ーとしてパルスレーザーを用いる、請求項11に記載の
半導体装置の製造方法。
16. The method according to claim 11, wherein a pulse laser is used as the first and second laser energies.
【請求項17】 前記第2のレーザーエネルギーの照射
エネルギーが前記第1のレーザーエネルギーの照射エネ
ルギーよりも小さい、請求項11に記載の半導体装置の
製造方法。
17. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 11, wherein the irradiation energy of the second laser energy is smaller than the irradiation energy of the first laser energy.
JP35071096A 1996-12-27 1996-12-27 Semiconductor device and manufacture thereof Pending JPH10189993A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35071096A JPH10189993A (en) 1996-12-27 1996-12-27 Semiconductor device and manufacture thereof

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP35071096A JPH10189993A (en) 1996-12-27 1996-12-27 Semiconductor device and manufacture thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10189993A true JPH10189993A (en) 1998-07-21

Family

ID=18412332

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP35071096A Pending JPH10189993A (en) 1996-12-27 1996-12-27 Semiconductor device and manufacture thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10189993A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008141046A (en) * 2006-12-04 2008-06-19 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Crystallization method of semiconductor film, fabrication method of semiconductor device

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008141046A (en) * 2006-12-04 2008-06-19 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Crystallization method of semiconductor film, fabrication method of semiconductor device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6613613B2 (en) Thin film type monolithic semiconductor device
US8017506B2 (en) Semiconductor device and method for forming the same
US5858823A (en) Semiconductor circuit for electro-optical device and method of manufacturing the same
JP2762215B2 (en) Method for manufacturing thin film transistor and semiconductor device
JP2649325B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
US20020137310A1 (en) Method and apparatus for fabricating a semiconductor device
JP3347340B2 (en) Method for manufacturing thin film transistor
JP3134910B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device and method for manufacturing integrated circuit for liquid crystal display
JPH0832074A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JP2734359B2 (en) Thin film transistor and method of manufacturing the same
JPH10189993A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JP3547353B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP4547857B2 (en) Method for manufacturing transistor
JP3465772B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP3765936B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JPH0831737A (en) Semiconductor device and manufacture thereof
JPH10189499A (en) Manufacture of semiconductor device
JP3467571B2 (en) Method for manufacturing thin film transistor
JPH0536721A (en) Manufacture of field effect transistor
KR100788993B1 (en) Method of fabricating polycrystalline silicon thin-film transistor
JP3765975B2 (en) Semiconductor device
JPH06224218A (en) Manufacture of semiconductor device
JPH10189995A (en) Manufacture of semiconductor device
JP2006135348A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JPH10274788A (en) Manufacture of semiconductor device