JPH11261075A - Semiconductor device and its manufacture - Google Patents

Semiconductor device and its manufacture

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Publication number
JPH11261075A
JPH11261075A JP8294898A JP8294898A JPH11261075A JP H11261075 A JPH11261075 A JP H11261075A JP 8294898 A JP8294898 A JP 8294898A JP 8294898 A JP8294898 A JP 8294898A JP H11261075 A JPH11261075 A JP H11261075A
Authority
JP
Japan
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layer
region
aluminum
semiconductor device
insulating film
Prior art date
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Withdrawn
Application number
JP8294898A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shunpei Yamazaki
舜平 山崎
Hisashi Otani
久 大谷
Hideto Onuma
英人 大沼
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.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority to JP8294898A priority Critical patent/JPH11261075A/en
Priority to US09/210,781 priority patent/US6369410B1/en
Publication of JPH11261075A publication Critical patent/JPH11261075A/en
Priority to US10/101,830 priority patent/US6613614B2/en
Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a technique for realizing a TFT whose gate electrode is formed of aluminum material as well as keeping it high in yield. SOLUTION: A gate electrode is formed of a laminated film composed of a tantalum layer 110 and an aluminum layer 105, and then an active layer is doped with phosphorus and subjected to a thermal treatment carried out at temperatures of 450 to 700 deg.C for gettering impurity elements (mainly nicked). In this structure, the tantalum layer 110 serves as a stopper, and aluminum atoms can be prevented from penetrating into a gate insulating film even in a temperature range of 450 to 700 deg.C. The edge of the tantalum layer 110 becomes a tantalum oxide 112 and has an effect to lessen damage inflicted on a gate insulating film due to implantation of ions when an LDD region is formed.

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】本願発明は半導体薄膜を利用
した薄膜トランジスタ(以下、TFTと略記する)の構
造及びその作製方法に関する技術である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique relating to a structure of a thin film transistor (hereinafter abbreviated as TFT) using a semiconductor thin film and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、絶縁性を有する基板上に形成され
たTFTでもって画素マトリクス回路及び駆動回路を構
成したアクティブマトリクス型液晶表示装置(以下、A
MLCDと略記する)が注目を浴びている。
2. Description of the Related Art In recent years, an active matrix type liquid crystal display device (hereinafter, referred to as A) in which a pixel matrix circuit and a driving circuit are constituted by TFTs formed on an insulating substrate.
MLCD) is gaining attention.

【0003】絶縁性を有する基板としては、工業上の点
から石英基板のような高価な基板を用いるより、安価な
ガラス基板を用いることが望まれている。
As an insulating substrate, it is desired to use an inexpensive glass substrate rather than an expensive substrate such as a quartz substrate from an industrial point of view.

【0004】この様なAMLCDは 0.5〜2インチ程度
のプロジェクター向けのものから10〜20インチ程度のノ
ートパソコン向けのものまであり、主に小型から中型ま
での表示ディスプレイとして利用されている。
Such AMLCDs range from projectors of about 0.5 to 2 inches to notebook computers of about 10 to 20 inches, and are mainly used as small to medium display displays.

【0005】AMLCDが中型化すると画像表示部とな
る画素マトリクス回路の面積は大きくなり、ソース配線
やゲート配線等が長くなる。さらに微細化のため配線幅
を細くする必要から、配線抵抗の増大が問題になってい
る。また、ソース配線やゲート配線等の配線には、画素
毎にTFTが接続され、大きな寄生容量が接続される。
従って、一般的にはゲート配線とゲート電極は同時に形
成されているため、パネルの大面積化にともないゲート
信号の遅延も問題となっていた。
When the size of the AMLCD is increased, the area of a pixel matrix circuit serving as an image display section increases, and the length of a source wiring, a gate wiring, and the like increases. Further, since it is necessary to narrow the wiring width for miniaturization, an increase in wiring resistance has become a problem. Further, a TFT such as a source wiring and a gate wiring is connected to each pixel for each pixel, and a large parasitic capacitance is connected thereto.
Therefore, since the gate wiring and the gate electrode are generally formed at the same time, the delay of the gate signal has been a problem with the increase in the area of the panel.

【0006】そのため、配線としてアルミニウムまたは
アルミニウムを主成分とする材料(以下、アルミニウム
材料と略記する)を用いることが有力視されている。ア
ルミニウム材料は、低抵抗性という長所を有している一
方、耐熱性が低いという短所を有している。
For this reason, the use of aluminum or a material containing aluminum as a main component (hereinafter abbreviated as aluminum material) for the wiring is considered promising. Aluminum materials have the advantage of low resistance, but have the disadvantage of low heat resistance.

【0007】また、TFTの活性層としては、非晶質珪
素膜よりも移動度の高い結晶性珪素膜を用いることが有
力視されている。従来、加熱処理により結晶性珪素膜を
得るには、高い歪点を有する石英基板を用いる必要があ
った。
Further, it is considered that a crystalline silicon film having higher mobility than an amorphous silicon film is used as an active layer of a TFT. Conventionally, to obtain a crystalline silicon film by heat treatment, it was necessary to use a quartz substrate having a high strain point.

【0008】そこで、本出願人らは、非晶質珪素膜に微
量の金属元素を導入し、しかる後に加熱処理を行うこと
により結晶化珪素膜を得る技術(特開平6−23205
9号公報、特開平7−321339号公報)を開発し
た。結晶化を助長する金属元素としては、Fe、Co、
Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu、A
uから選ばれた一種または複数種類のものを用いてい
る。この技術を用いることにより、ガラス基板が耐えう
るような温度でのプロセス(低温プロセス)で結晶性珪
素膜を作製することが可能となった。
Therefore, the present applicants have introduced a technique of obtaining a crystallized silicon film by introducing a trace amount of a metal element into the amorphous silicon film and then performing a heat treatment (Japanese Patent Laid-Open No. 6-23205).
No. 9, JP-A-7-321339). Metal elements that promote crystallization include Fe, Co,
Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Cu, A
One or more types selected from u are used. By using this technique, a crystalline silicon film can be manufactured by a process (a low-temperature process) at a temperature that the glass substrate can withstand.

【0009】しかし、この技術の問題点は、結晶化に利
用した金属元素が結晶性珪素膜中に残留することであ
り、TFTの素子特性(特に信頼性、均一性等)に悪影
響を及ぼしていた。そこで、さらに、本出願人らは、ア
ルミニウム材料を用いた配線を形成後、結晶性珪素膜中
の金属元素をゲッタリングする技術(特願平8−330
602号公報)も開発した。
However, the problem with this technique is that the metal element used for crystallization remains in the crystalline silicon film, which has an adverse effect on the element characteristics (particularly reliability, uniformity, etc.) of the TFT. Was. Then, the present applicants further formed a technique of forming a wiring using an aluminum material and then gettering a metal element in a crystalline silicon film (Japanese Patent Application No. 8-330).
602) was also developed.

【0010】しかしながら、上記ゲッタリング技術で
は、耐熱性が低いアルミニウム材料を配線に用いている
ため、温度範囲(約300〜450℃)内での加熱処理
にとどまっていた。
However, in the above gettering technique, since the aluminum material having low heat resistance is used for the wiring, the heat treatment is limited to a temperature range (about 300 to 450 ° C.).

【0011】また、上記温度範囲は、結晶性珪素膜中の
金属元素を十分にゲッタリングする温度としては低いた
め、長時間の処理時間を必要としていたが、アルミニウ
ム材料の耐熱性が低いため長時間の加熱は避けられてい
た。また、温度範囲(約300〜450℃)の加熱処理
であってもアルミニウム原子がゲート絶縁膜中に拡散し
てチャネル形成領域に到達し、TFTの動作不良やTF
T特性の低下を引き起こしていた。
The above temperature range is low as a temperature at which the metal element in the crystalline silicon film is sufficiently gettered, so that a long processing time is required. However, since the heat resistance of the aluminum material is low, a long time is required. Time heating was avoided. In addition, even in a heat treatment in a temperature range (about 300 to 450 ° C.), aluminum atoms diffuse into the gate insulating film and reach the channel formation region, thereby causing a malfunction of the TFT or a TF.
This caused a decrease in T characteristics.

【0012】また、同様に、上記温度範囲の加熱処理で
あっても、熱処理によりアルミニウム材料から生ずるヒ
ロック、ウィスカー等の突起物がゲート絶縁膜を突き抜
けてチャネル形成領域へ到達して、TFTの動作不良を
起こしていた。
Similarly, even in the heat treatment in the above temperature range, protrusions such as hillocks and whiskers generated from the aluminum material by the heat treatment penetrate through the gate insulating film to reach the channel formation region, and the operation of the TFT is reduced. Had a defect.

【0013】加えて、同様に、上記温度範囲の加熱処理
であっても、ゲート絶縁膜にピンホールが存在し、熱処
理の際にアルミニウム原子が流動してピンホール内に入
り込み、チャネル形成領域へ到達してしまっていた。
In addition, similarly, even in the heat treatment in the above temperature range, a pinhole exists in the gate insulating film, and aluminum atoms flow into the pinhole during the heat treatment and enter the channel formation region. Had reached it.

【0014】このように、TFT(配線としてアルミニ
ウム材料使用)の動作不良の要因として、様々な要因が
考えられるが、主に加熱処理(300℃以上)によりゲ
ート電極/チャネル形成領域間においてショート(短
絡)が生じている可能性が高いことに着目した。
As described above, various factors can be considered as a factor of an operation failure of a TFT (using an aluminum material as a wiring), and a short circuit (a gate electrode / channel formation region) is mainly caused by a heat treatment (300 ° C. or more). (Short circuit) is likely to occur.

【0015】[0015]

【発明が解決しようとする課題】本願発明はゲート電極
としてアルミニウム材料を用いたTFTを高い歩留りで
実現するための技術を提供することを課題とする。
An object of the present invention is to provide a technique for realizing a TFT using an aluminum material as a gate electrode at a high yield.

【0016】そのために、ゲート電極と活性層(特にチ
ャネル形成領域)とのショートを防ぐための技術を提供
することを課題とする。また、アルミニウム材料を用い
た配線を形成後、加熱処理を加えた場合において、アル
ミニウム原子がゲート絶縁膜中に拡散しないTFTの作
製方法を提供することを課題とする。
Therefore, an object is to provide a technique for preventing a short circuit between a gate electrode and an active layer (particularly, a channel formation region). Another object is to provide a method for manufacturing a TFT in which aluminum atoms are not diffused into a gate insulating film in a case where heat treatment is performed after formation of a wiring using an aluminum material.

【0017】[0017]

【課題を解決するための手段】本明細書で開示する発明
の第1の構成は、同一基板上に形成された複数のTFT
を有する半導体回路を含む半導体装置であって、前記T
FTは、バルブ金属層とアルミニウムまたはアルミニウ
ムを主成分とする材料層とを積層してなるゲート電極
と、前記ゲート電極と接するゲート絶縁膜と、前記ゲー
ト絶縁膜に接するチャネル形成領域と、前記チャネル形
成領域に接する高抵抗領域と、前記高抵抗領域に接する
ソース領域またはドレイン領域とを有し、前記ソース領
域または前記ドレイン領域には珪素の結晶化を助長する
金属元素が高濃度に含まれており、前記高抵抗領域には
前記金属元素が低濃度に含まれていることを特徴とする
半導体装置。
According to a first aspect of the invention disclosed in this specification, a plurality of TFTs formed on the same substrate are provided.
A semiconductor device including a semiconductor circuit having
FT includes a gate electrode formed by stacking a valve metal layer and a material layer mainly containing aluminum or aluminum; a gate insulating film in contact with the gate electrode; a channel formation region in contact with the gate insulating film; A high-resistance region in contact with the formation region, and a source region or a drain region in contact with the high-resistance region, wherein the source region or the drain region contains a metal element that promotes crystallization of silicon at a high concentration. And the high resistance region contains the metal element at a low concentration.

【0018】本願発明の主旨は、従来アルミニウム材料
のみで構成されていたゲート電極をタンタル/アルミ積
層膜(タンタルが下層)とすることでアルミニウム原子
がゲート絶縁膜中へと侵入するのを防ぐことにある。即
ち、下層に設けられたタンタル層を耐熱性の低いアルミ
ニウム原子のブロッキング層として利用する。このよう
な構成とすることで配線形成後、300℃以上、好まし
くは450℃以上の加熱処理を施すことが可能となっ
た。
The gist of the present invention is to prevent the intrusion of aluminum atoms into the gate insulating film by using a tantalum / aluminum laminated film (tantalum is a lower layer) for a gate electrode which is conventionally formed only of an aluminum material. It is in. That is, a tantalum layer provided as a lower layer is used as a blocking layer for aluminum atoms having low heat resistance. With such a configuration, it is possible to perform a heat treatment at 300 ° C. or higher, preferably 450 ° C. or higher after the wiring is formed.

【0019】そこで、本発明は、配線形成後、ソース領
域またはドレイン領域にリン元素をドーピングして、4
50℃以上の加熱処理を施し、結晶性珪素膜中の金属元
素を低減させることを特徴としている。こうしてチャネ
ル形成領域における金属元素の濃度は、1×1017atom
s /cm3 、代表的にはSIMSの検出不可能なレベル、
1×1015atoms /cm3 程度まで低減されていると推測
される。一方、ソース領域またはドレイン領域の金属元
素の濃度は、5×1018atoms /cm3 以上、代表的には
1×1019atoms /cm3 以上である。なお、リン元素以
外にも砒素、アンチモン等の他の15族元素を用いるこ
とも可能であるが、リン元素が最もゲッタリング効果が
得られた。また、結晶化を助長する金属元素としてはニ
ッケルを用いることが望ましい。
Therefore, according to the present invention, after the wiring is formed, the source region or the drain region is doped with
It is characterized by performing a heat treatment at 50 ° C. or higher to reduce metal elements in the crystalline silicon film. Thus, the concentration of the metal element in the channel formation region is 1 × 10 17 atom
s / cm 3 , typically undetectable level of SIMS,
It is estimated that it has been reduced to about 1 × 10 15 atoms / cm 3 . On the other hand, the concentration of the metal element in the source region or the drain region is 5 × 10 18 atoms / cm 3 or more, typically 1 × 10 19 atoms / cm 3 or more. In addition, other Group 15 elements such as arsenic and antimony can be used in addition to the phosphorus element, but the phosphorus element has the highest gettering effect. It is desirable to use nickel as a metal element that promotes crystallization.

【0020】上記タンタル以外のブロッキング層として
は、アルミニウムよりも耐熱性(融点等)が高い金属元
素を主成分とする金属膜もしくは合金膜、または無機膜
(窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜、酸化珪素膜)を利用す
ることが可能である。加えて、それらの積層膜を使用す
ることも可能である。なお、好ましくは、バルブ金属と
呼ばれるニオブ(Nb)、ハフニウム(Hf)、ジルコ
ニウム(Zr)、チタン(Ti)等を用いることが望ま
しい。また、タンタルは、バルブ金属の一つである。
As the blocking layer other than the above-mentioned tantalum, a metal film or an alloy film mainly containing a metal element having higher heat resistance (melting point, etc.) than aluminum, or an inorganic film (silicon nitride film, silicon nitride oxide film, oxide film) (A silicon film) can be used. In addition, it is also possible to use those laminated films. Preferably, niobium (Nb), hafnium (Hf), zirconium (Zr), titanium (Ti), or the like, which is called a valve metal, is used. Tantalum is one of the valve metals.

【0021】なお、タンタル層の膜厚はアルミニウム原
子の移動に対して十分に障壁として機能しうる程度に厚
くなければならない。本発明人らは、膜厚に関する実験
を行い、その実験結果を図19に示した。図19は、ア
ルミニウム層を用いた配線の形成後、550℃、2時間
の処理を行った後の状態を観察した顕微鏡写真である。
なお、減圧CVD法によるシリコン膜を活性層に用いた
場合と、プラズマCVD法によるシリコン膜を活性層に
用いた場合の両方で行った。
The thickness of the tantalum layer must be large enough to function as a barrier against the movement of aluminum atoms. The present inventors conducted an experiment on the film thickness, and the experimental results are shown in FIG. FIG. 19 is a photomicrograph showing a state after a process at 550 ° C. for 2 hours after forming a wiring using an aluminum layer.
Note that the test was performed both when a silicon film formed by a low-pressure CVD method was used as an active layer and when a silicon film formed by a plasma CVD method was used as an active layer.

【0022】アルミニウム単層(タンタル層=0nm)
とした場合〔従来の構成〕の図19(a)には、アルミ
ニウムが拡散している(しみだしている)ことが確認で
きた。また、アルミニウム積層(下層にタンタル層=20
nm、50nm)とした場合図19(b)、(c)には、アル
ミニウムが拡散しておらず、十分なブロッキング効果が
得られていることが確認できた。本発明者らの知見では
1nm厚以上、好ましくは5nm厚以上のタンタル層が必要
である。これ以下ではブロッキング効果を期待できな
い。
Aluminum single layer (Tantalum layer = 0 nm)
In FIG. 19A of [Conventional configuration], it was confirmed that aluminum was diffused (bleeding). In addition, aluminum laminated (Tantalum layer = 20
19 (b) and (c), it was confirmed that aluminum was not diffused and a sufficient blocking effect was obtained. According to the findings of the present inventors, a tantalum layer having a thickness of 1 nm or more, preferably 5 nm or more is required. Below this, no blocking effect can be expected.

【0023】また、上限としては400nm 、好ましくは20
0nm 程度と考えている。これ以上ではゲート電極のトー
タル膜厚を抑える(段差低減のため)ためにアルミニウ
ム材料層を薄くしなければならず、アルミニウムの低抵
抗性という特徴を活かすことができない。
The upper limit is 400 nm, preferably 20 nm.
We think it is about 0nm. Above this, the thickness of the aluminum material layer must be reduced in order to reduce the total thickness of the gate electrode (to reduce the level difference), making it impossible to take advantage of the low resistance characteristic of aluminum.

【0024】以上の事からタンタル層の膜厚は1 〜400
nm(好ましくは1 〜200 nm、さらに好ましくは5 〜50 n
m )の範囲から選択することが好ましいと言える。
From the above, the thickness of the tantalum layer is 1 to 400.
nm (preferably 1 to 200 nm, more preferably 5 to 50 n
It can be said that it is preferable to select from the range of m).

【0025】なお、タンタル層等のバルブ金属層はアル
ミニウム層と同じ電解溶液で陽極酸化処理を行いやすい
という特徴があり、さらに陽極酸化層の形成形態(酸化
層の形成過程の進行方向など)もアルミニウム膜のそれ
に近いことから本願発明に用いるに好適な材料である。
加えて、積層ゲート電極はそれぞれの陽極酸化膜で被覆
する構成とすると、絶縁性が向上されると共に、耐熱性
が向上する。
The valve metal layer such as a tantalum layer is characterized in that it can be easily anodized with the same electrolytic solution as the aluminum layer, and the form of formation of the anodized layer (such as the direction in which the oxide layer is formed). It is a material suitable for use in the present invention because it is close to that of an aluminum film.
In addition, when the stacked gate electrodes are configured to be covered with the respective anodic oxide films, the insulation properties are improved and the heat resistance is improved.

【0026】また、他の発明の第2の構成は、 同一基
板上に形成された複数のTFTを有する半導体回路を含
む半導体装置の作製方法であって、珪素の結晶化を助長
する金属元素を含む結晶性珪素膜を用いて活性層を形成
する第1の工程と、ゲート絶縁膜を形成する第2の工程
と、タンタル層とアルミニウムまたはアルミニウムを主
成分とする材料層とが順次積層形成されたゲート電極を
形成する第3の工程と、前記アルミニウムまたはアルミ
ニウムを主成分とする材料層を選択的に陽極酸化して多
孔質状アルミナ層を形成する第4の工程と、再度の陽極
酸化により前記アルミニウムまたはアルミニウムを主成
分とする材料層の表面に無孔質状アルミナ層を形成する
と同時に、前記多孔質状アルミナ層の下に位置するタン
タル層の全部又は一部をタンタルオキサイド層に変成さ
せる第5の工程と、TFTのソース領域またはドレイン
領域となるべき領域にリン元素のドーピングを行う第6
の工程と、加熱処理を施し前記金属元素をゲッタリング
させる第7の工程とを有することを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device including a semiconductor circuit having a plurality of TFTs formed on the same substrate, wherein a metal element for promoting crystallization of silicon is provided. A first step of forming an active layer using a crystalline silicon film including silicon, a second step of forming a gate insulating film, and a tantalum layer and a material layer containing aluminum or aluminum as a main component are sequentially stacked and formed. A third step of forming a gate electrode, a fourth step of selectively anodizing the aluminum or the material layer containing aluminum as a main component to form a porous alumina layer, and a second anodization. At the same time as forming the nonporous alumina layer on the surface of the aluminum or aluminum-based material layer, all or one of the tantalum layers located under the porous alumina layer A fifth step of transforming a portion into a tantalum oxide layer; and a sixth step of doping a region to be a source or drain region of a TFT with a phosphorus element.
And a seventh step of performing a heat treatment to getter the metal element.

【0027】上記構成において、前記第7の工程におけ
る加熱処理は450〜700℃で行うことを特徴として
いる。
In the above structure, the heat treatment in the seventh step is performed at 450 to 700 ° C.

【0028】また、他の発明の第3の構成は、同一基板
上に形成された複数のTFTを有する半導体回路を含む
半導体装置の作製方法であって、珪素の結晶化を助長す
る金属元素を含む結晶性珪素膜を用いて活性層を形成す
る第1の工程と、ゲート絶縁膜を形成する第2の工程
と、タンタル層とアルミニウムまたはアルミニウムを主
成分とする材料層とが順次積層形成されたゲート電極を
形成する第3の工程と、前記アルミニウムまたはアルミ
ニウムを主成分とする材料層を選択的に第1の陽極酸化
を行い、多孔質状アルミナ層を形成する第4の工程と、
第2の陽極酸化を行い、前記アルミニウムまたはアルミ
ニウムを主成分とする材料層の表面に無孔質状アルミナ
層を形成すると同時に、前記多孔質状アルミナ層の下に
位置するタンタル層の一部をタンタルオキサイド層に変
成させる第5の工程と、前記多孔質状アルミナ層を除去
する第6の工程と、第3の陽極酸化を行い、前記アルミ
ニウムまたはアルミニウムを主成分とする材料層の表面
に無孔質状アルミナ層を形成すると同時に、前記多孔質
状アルミナ層の下に位置するタンタル層の全部をタンタ
ルオキサイド層に変成させる第7の工程と、前記ゲート
電極、タンタルオキサイド層及びゲート絶縁膜をマスク
としてリン元素をドーピングする第8の工程と、加熱処
理を施し、前記金属元素をゲッタリングさせる第9の工
程と、を有することを特徴とする。
According to a third aspect of the invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device including a semiconductor circuit having a plurality of TFTs formed on the same substrate, wherein a metal element for promoting crystallization of silicon is provided. A first step of forming an active layer using a crystalline silicon film including silicon, a second step of forming a gate insulating film, and a tantalum layer and a material layer containing aluminum or aluminum as a main component are sequentially stacked and formed. A third step of forming a gate electrode, and a fourth step of selectively performing first anodic oxidation on the aluminum or the material layer containing aluminum as a main component to form a porous alumina layer,
A second anodic oxidation is performed to form a nonporous alumina layer on the surface of the aluminum or the material layer containing aluminum as a main component, and at the same time, a part of the tantalum layer located below the porous alumina layer. A fifth step of transforming into a tantalum oxide layer, a sixth step of removing the porous alumina layer, and a third anodic oxidation are performed, so that the surface of the aluminum or the material layer containing aluminum as a main component is not formed. Forming a porous alumina layer and simultaneously transforming the entire tantalum layer located under the porous alumina layer into a tantalum oxide layer; and forming the gate electrode, the tantalum oxide layer, and the gate insulating film. An eighth step of doping with a phosphorus element as a mask and a ninth step of performing a heat treatment to getter the metal element. The features.

【0029】上記構成において、前記無孔質状アルミナ
層及び前記多孔質状アルミナ層をマスクとしてゲート絶
縁膜をエッチングする工程を有することを特徴としてい
る。
The above structure is characterized in that a step of etching a gate insulating film using the non-porous alumina layer and the porous alumina layer as a mask is provided.

【0030】上記構成において、前記第4の工程はシュ
ウ酸を主成分とする溶液中で行われることを特徴として
いる。
In the above structure, the fourth step is performed in a solution containing oxalic acid as a main component.

【0031】上記構成において前記第5の工程は酒石酸
を主成分とする溶液中で行われることを特徴としてい
る。
The above structure is characterized in that the fifth step is performed in a solution containing tartaric acid as a main component.

【0032】上記構成において、前記第9の工程におけ
る加熱処理は450〜700℃で行うことを特徴として
いる。
The above structure is characterized in that the heat treatment in the ninth step is performed at 450 to 700 ° C.

【0033】また、他の発明の第4の構成は、同一基板
上に形成された複数のNチャネル型TFTと複数のPチ
ャネル型TFTを有する半導体回路を含む半導体装置で
あって、前記Nチャネル型TFTと前記Pチャネル型T
FTは、バルブ金属層とアルミニウムまたはアルミニウ
ムを主成分とする材料層とを積層してなるゲート電極
と、前記ゲート電極と接するゲート絶縁膜と、前記ゲー
ト絶縁膜に接するチャネル形成領域と、前記チャネル形
成領域に接する高抵抗領域と、前記高抵抗領域に接する
ソース領域またはドレイン領域とを有し、前記Nチャネ
ル型TFT及び前記Pチャネル型TFTの前記ソース領
域または前記ドレイン領域にはリン元素が含まれ、前記
Pチャネル型TFTのソース領域またはドレイン領域に
は、P型の導電性を付与する不純物が前記リン元素の濃
度と比較して高濃度含まれていることを特徴とする半導
体装置である。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device including a semiconductor circuit having a plurality of N-channel TFTs and a plurality of P-channel TFTs formed on the same substrate, TFT and the P-channel TFT
FT includes a gate electrode formed by stacking a valve metal layer and a material layer mainly containing aluminum or aluminum; a gate insulating film in contact with the gate electrode; a channel formation region in contact with the gate insulating film; A source region or a drain region that is in contact with the formation region; and a source or drain region that is in contact with the high resistance region. The source or drain region of the N-channel TFT and the P-channel TFT contains a phosphorus element. The semiconductor device is characterized in that a source region or a drain region of the P-channel TFT contains an impurity imparting P-type conductivity at a higher concentration than the concentration of the phosphorus element. .

【0034】また、他の発明の第5の構成は、同一基板
上に形成された複数のNチャネル型TFTと複数のPチ
ャネル型TFTで構成される半導体回路を構成に含む半
導体装置の作製方法であって、珪素の結晶化を助長する
金属元素を利用した結晶性珪素膜を用いて活性層を形成
する第1の工程と、ゲート絶縁膜を形成する第2の工程
と、バルブ金属層とアルミニウムまたはアルミニウムを
主成分とする材料層とが順次積層形成されたゲート電極
を形成する第3の工程と、前記アルミニウムまたはアル
ミニウムを主成分とする材料層を選択的に陽極酸化して
多孔質状アルミナ層を形成する第4の工程と、再度の陽
極酸化により前記アルミニウムまたはアルミニウムを主
成分とする材料層の表面に無孔質状アルミナ層を形成す
ると同時に、前記多孔質状アルミナ層の下に位置するバ
ルブ金属層の全部又は一部を陽極酸化層に変成させる第
5の工程と、前記Nチャネル型TFT及び前記Pチャネ
ル型TFTのソース領域またはドレイン領域となるべき
領域にリン元素のドーピングを行う第6の工程と、加熱
処理を施し、前記金属元素をゲッタリングさせる第7の
工程と、前記Pチャネル型TFTのソース領域またはド
レイン領域となるべき領域にP型の導電性を付与する不
純物のドーピングを前記リン元素の濃度と比較して高濃
度に行う第6の工程と、を有することを特徴とする半導
体装置の作製方法である。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a semiconductor device including a semiconductor circuit including a plurality of N-channel TFTs and a plurality of P-channel TFTs formed on the same substrate. A first step of forming an active layer using a crystalline silicon film using a metal element that promotes crystallization of silicon, a second step of forming a gate insulating film, and a valve metal layer. A third step of forming a gate electrode in which aluminum or a material layer containing aluminum as a main component is sequentially formed and forming a gate electrode by selectively anodizing the aluminum or the material layer containing aluminum as a main component; A fourth step of forming an alumina layer, and simultaneously forming a nonporous alumina layer on the surface of the aluminum or aluminum-based material layer by anodic oxidation again, A fifth step of transforming all or a part of the valve metal layer located under the porous alumina layer into an anodized layer, and a source region or a drain region of the N-channel TFT and the P-channel TFT. A sixth step of doping a region to be doped with a phosphorus element, a seventh step of performing a heat treatment to getter the metal element, and forming a region to be a source region or a drain region of the P-channel type TFT in a P-type TFT. A sixth step of doping an impurity imparting mold conductivity with a higher concentration than the concentration of the phosphorus element.

【0035】また、他の発明の第6の構成は、同一基板
上に形成された複数のTFTを有する半導体回路を含む
半導体装置であって、前記TFTは、アルミニウムまた
はアルミニウムを主成分とする材料層からなるゲート電
極と、前記ゲート電極と接するブロッキング層と、前記
ブロッキング層に接するゲート絶縁膜と、前記ゲート絶
縁膜に接するチャネル形成領域と、前記チャネル形成領
域に接する高抵抗領域と、前記高抵抗領域に接するソー
ス領域またはドレイン領域とを有し、前記ソース領域ま
たは前記ドレイン領域には珪素の結晶化を助長する金属
元素が高濃度に含まれており、前記高抵抗領域には前記
金属元素が低濃度に含まれていることを特徴とする半導
体装置である。
According to a sixth aspect of the invention, there is provided a semiconductor device including a semiconductor circuit having a plurality of TFTs formed on the same substrate, wherein the TFTs are made of aluminum or a material mainly containing aluminum. A gate electrode comprising a layer, a blocking layer in contact with the gate electrode, a gate insulating film in contact with the blocking layer, a channel forming region in contact with the gate insulating film, a high resistance region in contact with the channel forming region, and A source region or a drain region that is in contact with a resistance region, wherein the source region or the drain region contains a metal element that promotes crystallization of silicon at a high concentration, and the high resistance region includes the metal element. Is a low concentration semiconductor device.

【0036】上記第6の構成において、前記ブロッキン
グ層は、窒化酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化珪素膜、ま
たはそれらの積層であることを特徴としている。
In the sixth structure, the blocking layer is a silicon nitride oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxide film, or a laminate thereof.

【0037】[0037]

【発明の実施の形態】本願発明の実施形態について図1
を用いて説明する。図1(A)は本願発明を利用したチ
ャネル形成領域方向(キャリアが移動する方向)に沿っ
たTFTの断面図の一例である。なお、図1は、一つの
TFTしか図示していないが、基板101上には複数の
TFTで構成された半導体回路を形成している。ただ
し、ゲート電極を覆う層間絶縁膜やソース/ドレイン電
極等は省略してある。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 shows an embodiment of the present invention.
This will be described with reference to FIG. FIG. 1A is an example of a cross-sectional view of a TFT along a channel forming region direction (a direction in which carriers move) using the present invention. Although FIG. 1 shows only one TFT, a semiconductor circuit including a plurality of TFTs is formed on the substrate 101. Note that an interlayer insulating film and source / drain electrodes covering the gate electrode are omitted.

【0038】図1(A)において、101は基板、10
2は下地膜(絶縁性珪素膜)である。下地膜を設ける場
合、基板101はガラス(結晶化ガラスも含む)、シリ
コンウェハ、セラミックス、石英などを用いることがで
きる。石英を用いる場合には下地膜がなくても構わな
い。
In FIG. 1A, reference numeral 101 denotes a substrate, 10
Reference numeral 2 denotes a base film (insulating silicon film). When a base film is provided, glass (including crystallized glass), a silicon wafer, ceramics, quartz, or the like can be used for the substrate 101. When quartz is used, the base film may not be provided.

【0039】また、TFTの活性層は、半導体薄膜(代
表的には多結晶ポリシリコン膜)を島状にパターン形成
して得られる。本願発明は活性層としてどの様な半導体
薄膜を用いても構わないが、特に結晶化を助長する金属
元素(代表的にはニッケル元素)を用いて結晶化する技
術(特開平6−232059号公報、特開平7−321
339号公報等)を利用した結晶性珪素膜を用いた場合
に顕著な効果が得られる。
The active layer of the TFT is obtained by patterning a semiconductor thin film (typically, a polycrystalline polysilicon film) in an island shape. In the present invention, any type of semiconductor thin film may be used as the active layer. In particular, a technique of crystallizing using a metal element (typically, nickel element) that promotes crystallization (Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-232059) JP-A-7-321
A remarkable effect can be obtained when a crystalline silicon film utilizing the method described in U.S. Pat.

【0040】活性層の上にはゲート絶縁膜104を介し
てゲート電極が配置されている。ゲート電極はアルミニ
ウム層105と、バルブ金属層(代表的にはタンタル
層)との積層で構成され、アルミニウム材料の低抵抗性
を活かして信号遅延の小さいTFTが実現される。本願
発明はバルブ金属層がブロッキング層としての役目を果
たしているため、300℃以上、好ましくは450℃以
上の加熱処理が可能となった。
A gate electrode is arranged on the active layer via a gate insulating film 104. The gate electrode is formed by stacking an aluminum layer 105 and a valve metal layer (typically a tantalum layer), and a TFT having a small signal delay is realized by utilizing the low resistance of the aluminum material. In the present invention, since the valve metal layer functions as a blocking layer, heat treatment at 300 ° C. or higher, preferably 450 ° C. or higher has become possible.

【0041】ここで106で示される点線で囲まれた領
域の拡大図を図1(B)に示す。図1(B)に示す様
に、活性層103はチャネル形成領域107、LDD
(Lightly Doped Drain )領域108、ドレイン(又は
ソース)領域109で構成され、チャネル形成領域10
7及びLDD領域108上にゲート絶縁膜104が設け
られている。厳密に言えば、チャネル形成領域とLDD
領域の間にはオフセット領域が形成されているが、幅が
小さいとオフセット効果はほとんど得られない。なお、
本明細書中では、低濃度不純物領域(LDD領域を含
む)やオフセット領域を高抵抗領域としている。
FIG. 1B is an enlarged view of a region surrounded by a dotted line indicated by reference numeral 106. As shown in FIG. 1B, the active layer 103 includes a channel formation region 107 and an LDD.
(Lightly Doped Drain) region 108, drain (or source) region 109, and channel formation region 10
The gate insulating film 104 is provided on the gate insulating film 7 and the LDD region 108. Strictly speaking, the channel forming region and the LDD
An offset region is formed between the regions, but if the width is small, the offset effect is hardly obtained. In addition,
In this specification, a low-concentration impurity region (including an LDD region) and an offset region are referred to as a high-resistance region.

【0042】本発明において、LDD領域やオフセット
領域等の高抵抗領域をチャネル形成領域に隣接して配置
した構造において、ソース領域及びドレイン領域(少な
くとも一方の領域)に、代表的にはリン元素をド─ピン
グし、ゲッタリングサイトとする。そして、代表的には
300〜700℃、好ましくは450〜600℃の加熱
処理を施すことにより、チャネル形成領域及び高抵抗領
域における金属元素濃度を、代表的にはSIMS(2次
イオン分析方法)で1×1016atoms /cm3以下、好
ましくはSIMSで1×1018atoms /cm3 以下に低
下させる。なお、リンのドーズ量としては1×1013io
ns/cm2 以上であれば十分金属元素濃度(代表的にはニ
ッケル)を1×1018atoms /cm3 以下にまで低減で
きる。
In the present invention, in a structure in which a high resistance region such as an LDD region or an offset region is arranged adjacent to a channel forming region, a phosphorus element is typically added to a source region and a drain region (at least one region). Doping and gettering site. Then, heat treatment is performed typically at 300 to 700 ° C., preferably 450 to 600 ° C., so that the metal element concentration in the channel formation region and the high-resistance region is reduced, typically by SIMS (secondary ion analysis method). To 1 × 10 16 atoms / cm 3 or less, preferably by SIMS to 1 × 10 18 atoms / cm 3 or less. The dose of phosphorus is 1 × 10 13 io
If it is ns / cm 2 or more, the metal element concentration (typically nickel) can be reduced to 1 × 10 18 atoms / cm 3 or less.

【0043】上記加熱処理を加えると、高抵抗領域及び
チャネル形成領域における金属元素濃度は、ソース領域
及びドレイン領域における金属元素濃度よりも低減され
る。上記加熱処理後の結晶性珪素膜中における金属元素
濃度の濃度分布と、結晶性珪素膜中におけるリン元素の
濃度分布とを図18に示した。
When the above heat treatment is performed, the metal element concentrations in the high resistance region and the channel formation region are lower than those in the source region and the drain region. FIG. 18 shows the concentration distribution of the metal element concentration in the crystalline silicon film after the heat treatment and the concentration distribution of the phosphorus element in the crystalline silicon film.

【0044】また、上記加熱処理の温度が高いほど良好
なゲッタリング効果が得られ、処理時間は長いほど好ま
しい。しかしながら、低温プロセスを生かすという本発
明の目的を考慮すると、上限温度は700℃とすること
が望ましく、製造工程のスループットを考慮すると、上
限時間は24時間(好ましくは1〜12時間、代表的に
は2〜8時間)とすることが望ましい。
The higher the temperature of the heat treatment, the better the gettering effect is obtained, and the longer the treatment time, the better. However, in consideration of the object of the present invention of utilizing a low-temperature process, the upper limit temperature is desirably 700 ° C., and in consideration of the throughput of the manufacturing process, the upper limit time is 24 hours (preferably 1 to 12 hours, typically 1 to 12 hours. Is preferably 2 to 8 hours).

【0045】なお、Pチャネル型TFT(PTFT)を
作製する場合、PTFTのソース及びドレイン領域に
は、リン元素がドーピングされ、さらに、リン元素の濃
度を越える濃度でP型の導電性を付与する不純物(代表
的にはB(ボロン))がドーピングされる。
When a P-channel TFT (PTFT) is manufactured, the source and drain regions of the PTFT are doped with a phosphorus element, and P-type conductivity is imparted at a concentration exceeding the concentration of the phosphorus element. An impurity (typically, B (boron)) is doped.

【0046】なお、ゲート絶縁膜104は酸化珪素膜、
窒化珪素膜、窒化酸化珪素膜(SiOx N y で表される)
またはそれらの積層膜で構成される。
The gate insulating film 104 is a silicon oxide film,
Silicon nitride film, silicon nitride oxide film (represented by SiO x N y )
Alternatively, it is composed of a laminated film thereof.

【0047】特に、窒化珪素膜はイオンブロッキング効
果が高いのでゲート絶縁膜の一部として用いることは有
効である。また、窒化酸化珪素膜は酸化珪素膜と窒化珪
素膜の両者の物性を併せ持つためゲート絶縁膜として適
している。
In particular, since a silicon nitride film has a high ion blocking effect, it is effective to use it as a part of a gate insulating film. Further, a silicon nitride oxide film has both physical properties of a silicon oxide film and a silicon nitride film, and thus is suitable as a gate insulating film.

【0048】また、積層構造は二層に限らず複数層でも
構わない。例えば、酸化珪素/窒化珪素/酸化珪素の三
層構造からなる積層膜(ONO膜と呼ばれる)は信頼性
が高いので本願発明のゲート絶縁膜として好適である。
The laminated structure is not limited to two layers, but may be a plurality of layers. For example, a stacked film (called an ONO film) having a three-layer structure of silicon oxide / silicon nitride / silicon oxide is suitable as the gate insulating film of the present invention because of its high reliability.

【0049】また、ゲート電極はバルブ金属層(タンタ
ル層)110、アルミニウム層105の順に積層され、
陽極酸化処理によってアルミニウム層105の一部は無
孔質状アルミナ層111となり、バルブ金属層(タンタ
ル層)110の一部はバルブ金属層の陽極酸化層(タン
タルオキサイド層)112となっている。
The gate electrode is laminated in the order of a valve metal layer (tantalum layer) 110 and an aluminum layer 105.
By the anodic oxidation treatment, a part of the aluminum layer 105 becomes a nonporous alumina layer 111, and a part of the valve metal layer (tantalum layer) 110 becomes an anodic oxide layer (tantalum oxide layer) 112 of the valve metal layer.

【0050】なお、上述の陽極酸化の際、アルミニウム
層105及び無孔質状アルミナ層111と重ならないタ
ンタル層のみが陽極酸化され、図1(B)に示す様に、
アルミニウム層105の外側に突出した様な形でバルブ
金属層の陽極酸化層(タンタルオキサイド層)が形成さ
れる。
In the above anodic oxidation, only the tantalum layer which does not overlap with the aluminum layer 105 and the nonporous alumina layer 111 is anodized, and as shown in FIG.
An anodized layer (tantalum oxide layer) of a valve metal layer is formed so as to project outside the aluminum layer 105.

【0051】また、ソース/ドレイン領域を形成する際
はバルブ金属層の陽極酸化層(タンタルオキサイド層)
112をマスクとして利用してその下の不純物濃度を意
図的に低くし、LDD領域108を形成することができ
る。従って、ドレイン(又はソース)領域109とLD
D領域108との接合部(ソース又はドレイン接合部)
の位置は、バルブ金属層の陽極酸化層(タンタルオキサ
イド層)の端部(突出した端部)によって自己整合的に
画定される。
When forming the source / drain regions, an anodic oxide layer (tantalum oxide layer) of a valve metal layer is used.
The LDD region 108 can be formed by intentionally lowering the impurity concentration thereunder using the mask 112 as a mask. Therefore, the drain (or source) region 109 and the LD
Junction with D region 108 (source or drain junction)
Is defined in a self-aligned manner by the ends (protruding ends) of the anodized layer (tantalum oxide layer) of the valve metal layer.

【0052】以上の構成からなる本願発明の構成につい
て、以下に記載する実施例でもって詳細な説明を行うこ
ととする。
The configuration of the present invention having the above configuration will be described in detail with reference to the following embodiments.

【0053】[0053]

【実施例】〔実施例1〕本願発明を利用したTFTの作
製工程について図2を用いて説明する。なお、本実施例
においては、Nチャネル型TFT(NTFT)を作製し
た例を示した。また、本願発明はゲート電極の形成から
ソース領域及びドレイン領域の形成までに特徴があり、
その他の部分は公知の技術を利用できる。従って、本願
発明は本実施例の作製工程に限定されるものではない。
[Embodiment 1] A manufacturing process of a TFT utilizing the present invention will be described with reference to FIGS. In this embodiment, an example in which an N-channel TFT (NTFT) is manufactured is described. In addition, the present invention has a feature from the formation of the gate electrode to the formation of the source region and the drain region,
For other parts, a known technique can be used. Therefore, the present invention is not limited to the manufacturing process of this embodiment.

【0054】まず、基板201としてガラス基板(コー
ニング1737;歪点=667℃)を用意し、その上に
下地膜202として酸化珪素(酸化シリコン)膜を 200
nm厚に形成した。そして、その上に公知の手段により膜
厚45nmの活性層203を形成した。活性層203の膜厚
は10〜100 nm(好ましくは15〜75nm、さらに好ましくは
20〜45nm)とする。(図2(A))
First, a glass substrate (Corning 1737; strain point = 667 ° C.) is prepared as the substrate 201, and a silicon oxide (silicon oxide) film is formed thereon as the base film 202.
It was formed to a thickness of nm. Then, an active layer 203 having a thickness of 45 nm was formed thereon by a known means. The thickness of the active layer 203 is 10 to 100 nm (preferably 15 to 75 nm, more preferably
20-45 nm). (Fig. 2 (A))

【0055】活性層203は、珪素の結晶化を助長する
金属元素を用いて結晶性珪素膜を得る技術(特開平6−
232059号公報、特開平7−321339号公報
等)を用いた多結晶シリコン膜(ポリシリコン膜)を用
いた。なお、本実施例では、結晶化を助長する金属元素
としてニッケルを用いた。
The active layer 203 is formed by a technique for obtaining a crystalline silicon film using a metal element which promotes crystallization of silicon (Japanese Patent Laid-Open No.
A polycrystalline silicon film (polysilicon film) using JP-A No. 232059 and JP-A-7-321339) was used. In this example, nickel was used as a metal element for promoting crystallization.

【0056】こうして図2(A)の状態が得られたら窒
化酸化珪素膜からなるゲート絶縁膜204を形成し、さ
らに50nm厚のタンタル層205、 350nm厚のアルミニウ
ム層206を順次積層形成した。なお、本実施例ではア
ルミニウム層206として2wt% のスカンジウムを含有
させたアルミニウム層を利用した。
When the state shown in FIG. 2A was obtained, a gate insulating film 204 made of a silicon nitride oxide film was formed, and a tantalum layer 205 having a thickness of 50 nm and an aluminum layer 206 having a thickness of 350 nm were sequentially formed. In this embodiment, an aluminum layer containing 2 wt% of scandium was used as the aluminum layer 206.

【0057】また、タンタル層205、アルミニウム層
206は気相法(代表的にはスパッタリング法)で形成
すれば良い。( 図2(B))
The tantalum layer 205 and the aluminum layer 206 may be formed by a vapor phase method (typically, a sputtering method). (Fig. 2 (B))

【0058】次に、タンタル層205及びアルミニウム
層206をドライエッチング法またはウェットエッチン
グ法によりエッチングして後のゲート電極の原型となる
積層パターン207を形成した。
Next, the tantalum layer 205 and the aluminum layer 206 were etched by a dry etching method or a wet etching method to form a laminated pattern 207 serving as a prototype of a gate electrode after the etching.

【0059】ドライエッチング用のエッチングガスとし
てはアルミニウム層のエッチングには塩素系ガス、タン
タル層のエッチングにはフッ素系ガスという様に使い分
ければ連続的に処理することが可能である。なお、タン
タル層が50nm程度と薄い場合には塩素系ガスでアルミニ
ウム層とタンタル層とを一括でエッチングできることが
確認されている。(図2(C))
As an etching gas for dry etching, a chlorine-based gas can be used for etching an aluminum layer, and a fluorine-based gas can be used for etching a tantalum layer. It has been confirmed that when the tantalum layer is as thin as about 50 nm, the aluminum layer and the tantalum layer can be collectively etched with a chlorine-based gas. (Fig. 2 (C))

【0060】また、積層パターン207のパターニング
にはレジストマスク(図示せず)を利用しているが、レ
ジストマスクを形成する前にアルミニウム層の表面を薄
い陽極酸化膜で覆っておくと密着性が向上する。
Further, a resist mask (not shown) is used for patterning the laminated pattern 207. However, if the surface of the aluminum layer is covered with a thin anodic oxide film before forming the resist mask, the adhesion is improved. improves.

【0061】次に、レジストマスクを残したまま3%シ
ュウ酸水溶液中で到達電圧8Vの陽極酸化処理を行い、
600〜800 nm厚の多孔質状アルミナ層208を形成し
た。この溶液中ではタンタル層は陽極酸化されずに残
り、アルミニウム層のみが選択的に陽極酸化された。
(図2(D))
Next, an anodic oxidation treatment with a reaching voltage of 8 V was performed in a 3% oxalic acid aqueous solution while leaving the resist mask,
A porous alumina layer 208 having a thickness of 600 to 800 nm was formed. In this solution, the tantalum layer remained without being anodized, and only the aluminum layer was selectively anodized.
(FIG. 2 (D))

【0062】さらに、図示しないレジストマスクを除去
した後、3%の酒石酸を含むエチレングリコール溶液中
で到達電圧80Vの陽極酸化処理を行った。この処理では
アルミニウム層とタンタル層との両方が陽極酸化され
た。(図2(E))
Further, after removing a resist mask (not shown), an anodic oxidation treatment was performed at an ultimate voltage of 80 V in an ethylene glycol solution containing 3% tartaric acid. In this treatment, both the aluminum and tantalum layers were anodized. (FIG. 2 (E))

【0063】タンタル層205の方は多孔質状アルミナ
層208に接する部分だけが陽極酸化されてタンタルオ
キサイド層209を形成した。これはその部分だけが多
孔質状アルミナ層208の内部を浸透してきた電解溶液
に触れるためである。
Only the portion of the tantalum layer 205 that is in contact with the porous alumina layer 208 was anodized to form a tantalum oxide layer 209. This is because only that portion contacts the electrolytic solution that has permeated the inside of the porous alumina layer 208.

【0064】また、アルミニウム層206の方はその表
面(多孔質状アルミナ層の内側)に100〜120 nm厚の無
孔質状アルミナ層210が形成された。無孔質状アルミ
ナ層210の膜厚は到達電圧によって決定される。
On the surface of the aluminum layer 206 (inside of the porous alumina layer), a nonporous alumina layer 210 having a thickness of 100 to 120 nm was formed. The thickness of the nonporous alumina layer 210 is determined by the ultimate voltage.

【0065】ここで、図2(E)に示す状態を示すSE
M写真を図16(A)に示した。なお、図16(A)は
図2(E)の構造を実験的に再現したサンプルを4万倍
に拡大したSEM写真であり、多孔質状アルミナ層付近
の様子を示している。
Here, SE showing the state shown in FIG.
An M photograph is shown in FIG. FIG. 16A is a SEM photograph of a sample obtained by experimentally reproducing the structure of FIG. 2E at a magnification of 40,000, and shows a state near the porous alumina layer.

【0066】また、図16(A)の模式図を図16
(B)に示した。図16(B)において、10は酸化珪
素膜でなる下地、11はタンタル層、12はアルミニウ
ム層、13はタンタルオキサイド層、14は無孔質状ア
ルミナ層、15は多孔質状アルミナ層である。
FIG. 16A is a schematic diagram of FIG.
(B). In FIG. 16B, reference numeral 10 denotes a base made of a silicon oxide film, 11 denotes a tantalum layer, 12 denotes an aluminum layer, 13 denotes a tantalum oxide layer, 14 denotes a nonporous alumina layer, and 15 denotes a porous alumina layer. .

【0067】図16(B)に示す様に、アルミニウム層
12の表面は無孔質状アルミナ層14で覆われ、その外
側に多孔質状アルミナ層15が形成されている。そし
て、タンタル層11の端部(多孔質状アルミナ層の下)
にはタンタルオキサイド層13が形成されている。この
タンタルオキサイド層は、後の工程で得られるLDD領
域を保護する役目を果たしている。
As shown in FIG. 16 (B), the surface of the aluminum layer 12 is covered with a nonporous alumina layer 14, and a porous alumina layer 15 is formed outside thereof. Then, the end of the tantalum layer 11 (below the porous alumina layer)
Has a tantalum oxide layer 13 formed thereon. This tantalum oxide layer serves to protect the LDD region obtained in a later step.

【0068】なお、図16(A)に示す写真で見る限
り、タンタル層は陽極酸化処理によってタンタルオキサ
イド層に変成する際に約2倍程度に体積が膨張して、膜
厚が2〜4倍(代表的には3倍)程度に厚くなる様であ
る。
As can be seen from the photograph shown in FIG. 16A, when the tantalum layer is transformed into a tantalum oxide layer by anodic oxidation, the volume expands about twice and the film thickness becomes 2 to 4 times. (Typically three times).

【0069】この様な構造が得られたら、次にゲート電
極及び多孔質状アルミナ層をマスクとしてドライエッチ
ング法によりゲート絶縁膜204のエッチングを行っ
た。エッチングガスとしてはCHF3 ガスを55sccmの流
量で用い、圧力55mTorr 、供給電力 800Wの条件で行っ
た。
After such a structure was obtained, the gate insulating film 204 was etched by dry etching using the gate electrode and the porous alumina layer as a mask. As an etching gas, CHF 3 gas was used at a flow rate of 55 sccm, and the pressure was 55 mTorr and the supply power was 800 W.

【0070】この工程によりゲート絶縁膜204が自己
整合的にエッチングされ、211で示される様な島状の
パターンに加工された。この時、ゲート絶縁膜の端部
(GI端部)212はゲート電極よりも外側に突出した
様な形で残った。また、後にソース/ドレイン領域とな
る活性層が露出した状態となる。
In this step, the gate insulating film 204 was etched in a self-aligned manner, and was processed into an island-like pattern as shown by 211. At this time, the end portion (GI end portion) 212 of the gate insulating film remains in such a manner as to protrude outside the gate electrode. Further, the active layer which will later become the source / drain region is exposed.

【0071】このエッチング工程が終了したら、マスク
として利用した多孔質状アルミナ層208を45℃に保温
したアルミ混酸(リン酸、酢酸、硝酸、水の混合液)溶
液を用いて除去した。
After this etching step was completed, the porous alumina layer 208 used as a mask was removed using an aluminum mixed acid (mixed solution of phosphoric acid, acetic acid, nitric acid and water) solution kept at 45 ° C.

【0072】この時、多孔質状アルミナ層208とタン
タルオキサイド層209の選択比が大きいので、タンタ
ルオキサイド層209はエッチングされない。この様子
は図17に示すSEM写真からも明らかである。
At this time, since the selectivity between the porous alumina layer 208 and the tantalum oxide layer 209 is large, the tantalum oxide layer 209 is not etched. This is apparent from the SEM photograph shown in FIG.

【0073】図17に示すSEM写真は、図16(A)
に示す状態から多孔質状アルミナ層15のみを除去した
状態を示している。この写真からはタンタルオキサイド
層がひさし状に残っていることが確認できる。
The SEM photograph shown in FIG. 17 is shown in FIG.
3 shows a state in which only the porous alumina layer 15 has been removed from the state shown in FIG. From this photograph, it can be confirmed that the tantalum oxide layer remains in the shape of the eaves.

【0074】こうして図3(A)の状態が得られたら、
1回目の不純物イオン注入工程をイオンインプランテー
ション法またはプラズマドーピング法によって行った。
なお、本実施例においては、Nチャネル型TFT(NT
FT)を作製する例であり、N型の導電性を付与する不
純物イオンとして、P(リン)を用いた。いずれにせ
よ、このド─ピング工程は、N型の導電性を付与する不
純物元素をイオン化し、それを電気的に加速注入する方
法であれば特に限定されない。まず、1回目は加速電圧
を60〜90keV と高くして行った。ドーズ量は1×1013
〜8×1015atoms /cm3 とすればよい。(図3
(B))
When the state shown in FIG. 3A is obtained,
The first impurity ion implantation step was performed by an ion implantation method or a plasma doping method.
In this embodiment, an N-channel TFT (NT
In this example, P (phosphorus) was used as an impurity ion for imparting N-type conductivity. In any case, the doping step is not particularly limited as long as it is a method of ionizing an impurity element imparting N-type conductivity and electrically implanting it. First, the first test was performed by increasing the acceleration voltage to 60 to 90 keV. The dose is 1 × 10 13
What is necessary is just to set to about 8 × 10 15 atoms / cm 3 . (FIG. 3
(B))

【0075】この工程は加速電圧が高いためタンタルオ
キサイド層209とGI端部212を通過して不純物イ
オンが注入される。即ち、GI端部等で覆われた領域の
下にも不純物が添加された。
In this step, since the acceleration voltage is high, impurity ions are implanted through the tantalum oxide layer 209 and the GI end 212. That is, the impurity was also added below the region covered by the GI end and the like.

【0076】そして、この工程においてGI端部212
の下に打ち込まれた不純物は後にLDD領域の不純物濃
度を決定することになる。従って、イオン注入時のドー
ズ量はLDD領域が所望の濃度の不純物を含む様に実施
者が最適値を設定する必要がある。本実施例では、ソー
ス領域及びドレイン領域にはリンが1×1020〜8×1
21atoms /cm3 ほど注入された。またGI端部212
の下には 1×1016〜 1×1017atoms /cm3 の濃度で不純
物元素(リン)が添加される様に調節した。
In this step, the GI end 212
Impurities implanted below will determine the impurity concentration of the LDD region later. Therefore, it is necessary for a practitioner to set an optimal dose amount at the time of ion implantation so that the LDD region contains a desired concentration of impurities. In this embodiment, the source region and the drain region contain 1 × 10 20 to 8 × 1 phosphorus.
It was implanted at about 0 21 atoms / cm 3 . GI end 212
The lower portion was adjusted so that an impurity element (phosphorus) was added at a concentration of 1 × 10 16 to 1 × 10 17 atoms / cm 3 .

【0077】以上に示した様な不純物イオン注入工程を
行うことで、低濃度不純物領域213、214が形成さ
れる。リン元素のドーズ量は、被ドーピング領域をソー
ス及びドレイン領域とする条件で行った。また、このド
ーピング濃度は、ゲッタリング後の金属元素(代表的に
はニッケル)の濃度よりも大きくなる条件で行うことが
好ましい。こうすることで、後の工程において、金属元
素のゲッタリングをより効果的に行うことができる。
By performing the impurity ion implantation process as described above, low concentration impurity regions 213 and 214 are formed. The dose of the phosphorus element was determined under the condition that the region to be doped was a source and a drain region. Further, it is preferable that the doping concentration is performed under a condition that is higher than the concentration of the metal element (typically, nickel) after gettering. By doing so, gettering of the metal element can be performed more effectively in a later step.

【0078】この時、GI端部212の上にはタンタル
オキサイド層209が存在するため、イオン注入時のダ
メージが直接ゲート絶縁膜に到達しないという利点があ
る。即ち、ゲート絶縁膜中に余計なトラップ準位が発生
するのを抑制できる。
At this time, since the tantalum oxide layer 209 exists on the GI end portion 212, there is an advantage that damage during ion implantation does not directly reach the gate insulating film. That is, generation of unnecessary trap levels in the gate insulating film can be suppressed.

【0079】次に、5 〜10keV と低い加速電圧で2回目
のイオン注入工程を行った。この工程では加速電圧が低
いためGI端部212が完全にマスクとして機能する
(タンタルオキサイド層も存在するため特開平7-135318
号公報記載の技術よりもマスク効果が向上している)。
Next, a second ion implantation step was performed at an acceleration voltage as low as 5 to 10 keV. In this step, the acceleration voltage is low, so that the GI end 212 completely functions as a mask (Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 7-135318 because a tantalum oxide layer is also present).
The mask effect is improved as compared with the technology described in Japanese Patent Application Publication No.

【0080】そのため、この工程では215、216で
示される領域(ソース領域又はドレイン領域)のみに不
純物イオンが添加される。本実施例では 1×1020〜 1×
1021atoms/cm3 の濃度でリンが添加される様に調節し
た。
Therefore, in this step, impurity ions are added only to the regions (source region or drain region) indicated by 215 and 216. In this embodiment, 1 × 10 20 to 1 ×
It was adjusted so that phosphorus was added at a concentration of 10 21 atoms / cm 3 .

【0081】また同時に、GI端部212の下には1回
目のイオン注入工程で形成された不純物領域がそのまま
残り、LDD領域217となる。従って、ソース又はド
レイン領域215、216とLDD領域217との接合
部はGI端部(タンタルオキサイド層の端部)によって
画定する。
At the same time, the impurity region formed in the first ion implantation step remains below the GI end 212 and becomes the LDD region 217. Therefore, the junction between the source or drain regions 215 and 216 and the LDD region 217 is defined by the GI end (the end of the tantalum oxide layer).

【0082】さらに、1回目と2回目の不純物イオン注
入工程において全く不純物が注入されなかった領域21
8は、後にキャリアの移動経路となる真性または実質的
に真性なチャネル形成領域となる。
Further, regions 21 where no impurities were implanted in the first and second impurity ion implantation steps
Numeral 8 becomes an intrinsic or substantially intrinsic channel forming region which later becomes a carrier movement path.

【0083】なお、真性とは電子と正孔が完全に釣り合
って完全に中性な領域を指し、実質的に真性な領域と
は、しきい値制御が可能な濃度範囲( 1×1015〜 1×10
17atoms /cm3 )でN型またはP型を付与する不純物を
含む領域、または意図的に逆導電型不純物を添加するこ
とにより導電型を相殺させた領域を指す。
Note that intrinsic refers to a completely neutral region where electrons and holes are perfectly balanced, and a substantially intrinsic region refers to a concentration range (1 × 10 15 to 1 × 10
17 atoms / cm 3 ) indicates a region containing an impurity imparting N-type or P-type, or a region where the conductivity type is offset by intentionally adding an impurity of the opposite conductivity type.

【0084】以上の様にしてソース及びドレイン領域へ
のイオン注入工程が終了したら、次に、不活性ガス雰囲
気中において加熱処理を施す。
After the step of implanting ions into the source and drain regions is completed as described above, a heat treatment is performed in an inert gas atmosphere.

【0085】従来(アルミニウム材料の単層)では、ア
ルミニウム材料の耐熱性が低かったため短時間、且つ、
450℃程度の加熱処理しか施せなかった。加えて、従
来の構成では、450℃程度の加熱処理であってもアル
ミニウム原子がゲート絶縁膜や活性層に拡散している可
能性が大きく、TFT特性の低下、バラツキを招いてい
る可能性が高かった。
In the prior art (a single layer of aluminum material), the heat resistance of the aluminum material was low,
Only a heat treatment of about 450 ° C. could be performed. In addition, in the conventional configuration, even if the heat treatment is performed at about 450 ° C., there is a large possibility that aluminum atoms are diffused into the gate insulating film and the active layer, which may lead to deterioration and variation in TFT characteristics. it was high.

【0086】それに対して、本実施例は、下層に設けら
れたタンタル層を耐熱性が低く拡散し易いアルミニウム
原子のブロッキング層として利用したため、長時間、且
つ、450℃以上、好ましくは500〜650℃の加熱
処理を施すことが可能となった。本実施例においては、
窒素雰囲気中において、550℃、2時間の加熱処理を
施した。(図4(A))
On the other hand, in this embodiment, since the tantalum layer provided as the lower layer is used as a blocking layer for aluminum atoms which has low heat resistance and easily diffuses, it is used for a long time and at 450 ° C. or more, preferably 500 to 650. It became possible to carry out a heat treatment at ℃. In this embodiment,
Heat treatment was performed at 550 ° C. for 2 hours in a nitrogen atmosphere. (FIG. 4 (A))

【0087】上記加熱工程により、金属元素が図4
(A)の矢印で示した方向に拡散する過程で、リン元素
にゲッタリングされる。219は金属元素を高濃度含む
ソース領域、220は金属元素を高濃度含むドレイン領
域である。その結果、チャネル形成領域及び高抵抗領域
の金属元素濃度を低減することができた。なお、従来の
温度範囲(300〜450℃)は、ゲッタリングを行う
のに不十分な温度であった。
By the above-mentioned heating step, the metal element is changed as shown in FIG.
In the process of diffusion in the direction indicated by the arrow in (A), gettering is performed on the phosphorus element. 219 is a source region containing a high concentration of a metal element, and 220 is a drain region containing a high concentration of a metal element. As a result, the metal element concentrations in the channel formation region and the high resistance region could be reduced. The conventional temperature range (300 to 450 ° C.) was insufficient for gettering.

【0088】結晶化を助長する金属元素としてニッケル
を用いた場合、リンとニッケルは、NiP、NiP2
NiP3 、・・・というような多様な化合物の形態をな
す。また、その結合状態は極めて安定なものであるた
め、本実施例では、結晶化を助長するための金属元素と
してニッケル、ゲッタリングのための元素としてリンを
用いた。図18に、加熱処理後のニッケル元素とリン元
素の分布状態を示した。
When nickel is used as a metal element that promotes crystallization, phosphorus and nickel are converted to NiP, NiP 2 ,
It is in the form of various compounds such as NiP 3 . Further, since the bonding state is extremely stable, in this embodiment, nickel was used as a metal element for promoting crystallization, and phosphorus was used as an element for gettering. FIG. 18 shows the distribution of nickel and phosphorus after the heat treatment.

【0089】また、上記加熱処理の段階において、不純
物イオンの加速注入によって結晶性が破壊された領域2
15、216、217の結晶性の改善が進行する。これ
は、領域215、216、217にニッケル元素が集中
することに大きく関係する。即ち、ニッケル元素が集中
した領域219、220は、それだけニッケル元素の作
用による結晶化が強く促進され、リン元素のドーピング
時に生じた結晶構造の損傷が回復される。
In the heat treatment step, the region 2 where the crystallinity has been destroyed by the accelerated implantation of impurity ions.
Improvement of the crystallinity of 15, 216, 217 proceeds. This largely relates to the concentration of the nickel element in the regions 215, 216, and 217. That is, in the regions 219 and 220 where the nickel element is concentrated, the crystallization by the action of the nickel element is strongly promoted, and the damage of the crystal structure caused by the doping of the phosphorus element is recovered.

【0090】加えて、上記加熱処理でゲッタリングと同
時に、ソース領域219及びドレイン領域220におけ
る不純物の活性化が行われる。従来では、アルミニウム
材料の耐熱性が低かったために450℃程度の加熱処理
しか施せなかったので、ドーパント(リン)の活性化率
は低いものであった。
In addition, at the same time as the gettering in the heat treatment, the activation of the impurities in the source region 219 and the drain region 220 is performed. Conventionally, since the heat resistance of the aluminum material was low, only the heat treatment at about 450 ° C. was performed, so that the activation rate of the dopant (phosphorus) was low.

【0091】従来では、イオン注入時に生じた結晶構造
のダメージを回復する工程や不純物の活性化工程として
別の工程(レーザーアニール、強光アニール等)を加
え、施していた。なお、本実施例においても、加熱処理
と同時に、表面または裏面照射のレーザーアニール、強
光アニール等を行う構成としてもよい。または、別の工
程として表面または裏面照射のレーザーアニール、強光
アニール等を加え、さらに良好な活性層を得る構成とし
てもよい。
Conventionally, another step (laser annealing, strong light annealing, etc.) has been added and performed as a step of recovering damage to the crystal structure caused by ion implantation and a step of activating impurities. Note that, in this embodiment as well, laser annealing or high-light annealing of front or rear surface irradiation may be performed simultaneously with the heat treatment. Alternatively, as another step, laser annealing of high-side or low-side irradiation, high-temperature annealing, or the like may be added to obtain a better active layer.

【0092】即ち、本実施例におけるドーピング後の加
熱工程では、 1)チャネル形成領域及び高抵抗領域の金属元素濃度を
低減するゲッタリング処理 2)ソース及びドレイン領域における不純物の活性化処
理 3)イオン注入時に生じた結晶構造のダメージを回復す
るアニール処理 が同時に行われる。
That is, in the heating step after doping in the present embodiment, 1) gettering treatment for reducing the metal element concentration in the channel formation region and high resistance region 2) activation treatment for impurities in the source and drain regions 3) ions Annealing is performed simultaneously to recover damage to the crystal structure caused by the implantation.

【0093】次に、層間絶縁膜221を形成する。層間
絶縁膜221としては酸化珪素膜、窒化珪素膜、窒化酸
化珪素膜、有機性樹脂膜またはそれらの積層膜を用いる
ことができる。なお、有機性樹脂膜としてはポリイミ
ド、ポリアミド、ポリイミドアミド、アクリル等が挙げ
られる。
Next, an interlayer insulating film 221 is formed. As the interlayer insulating film 221, a silicon oxide film, a silicon nitride film, a silicon nitride oxide film, an organic resin film, or a stacked film thereof can be used. Note that examples of the organic resin film include polyimide, polyamide, polyimide amide, and acrylic.

【0094】層間絶縁膜221を形成したら、コンタク
トホールを形成してソース電極222、ドレイン電極2
23を形成する。本実施例ではこれら電極材料としてチ
タン/アルミ/チタンからなる積層導電層を用いる。
After the interlayer insulating film 221 is formed, contact holes are formed and the source electrode 222 and the drain electrode 2 are formed.
23 are formed. In this embodiment, a laminated conductive layer made of titanium / aluminum / titanium is used as these electrode materials.

【0095】最後に水素雰囲気中において 350℃2時間
程度の水素化処理を行い、TFT全体の水素終端処理を
行う。こうして図4(C)に示す様な構造のTFTが完
成する。こうして作製されたTFTは、ゲート電極とゲ
ート絶縁膜との間にタンタル層が存在するため、作製途
中の熱処理によってアルミニウム原子の拡散等を防ぐこ
とができる。
Lastly, a hydrogenation process is performed at 350 ° C. for about 2 hours in a hydrogen atmosphere to perform a hydrogen termination process on the entire TFT. Thus, a TFT having a structure as shown in FIG. 4C is completed. In the TFT thus manufactured, since a tantalum layer exists between the gate electrode and the gate insulating film, diffusion of aluminum atoms and the like can be prevented by heat treatment during the manufacturing.

【0096】そのため、非常に高い歩留りでTFTを作
製することが可能となり、同一基板上に百万個以上もの
TFTを作製するAMLCDを作製においても高い良品
率を確保することができる。そして、それに伴って液晶
モジュールやそれを搭載した製品(電子機器)の製造コ
ストを低減することが可能である。
Therefore, TFTs can be manufactured with a very high yield, and a high non-defective rate can be secured even in the case of manufacturing an AMLCD in which one million or more TFTs are manufactured on the same substrate. Accordingly, it is possible to reduce the manufacturing cost of the liquid crystal module and a product (electronic device) equipped with the liquid crystal module.

【0097】〔実施例2〕実施例1ではNTFTを作製
する場合を例にとって説明したが、本願発明をPTFT
に対して適用できることは言うまでもない。なお、簡略
にPチャネル型TFT(PTFT)の作製工程及び条件
の1例を以下に示す。
[Embodiment 2] In Embodiment 1, the case of manufacturing an NTFT has been described as an example.
Needless to say, it can be applied to An example of a manufacturing process and conditions of a P-channel TFT (PTFT) is briefly described below.

【0098】まず、リンイオンを注入したソース及びド
レイン領域にP型の導電性を付与する不純物イオン(ボ
ロン)を注入する。ドーピングガスとして、水素で5%
に希釈されたジボランを用いる。加速電圧は60〜90
kV、ドーズ量は1×1013〜8×1015atoms /cm
3 とする。なお、ソース及びドレイン領域に注入された
ボロンの濃度の最大値からリンイオンの濃度の最大値を
引いた濃度が3×10 19〜3×1021atoms /cm3
なるようにドーズ量を調節することが重要である。この
結果、ソース及びドレイン領域の導電型が反転してP型
の不純物領域を形成することができる。なお、LDD領
域の導電型も反転する工程としてもよい。
First, a source and a source into which phosphorus ions have been implanted.
Impurity ion (bore) for imparting P-type conductivity to the rain region
Ron) is injected. 5% with hydrogen as doping gas
Use diborane diluted in water. Acceleration voltage is 60 to 90
kV, dose amount is 1 × 1013~ 8 × 10Fifteenatoms / cm
Three And In addition, it was implanted into the source and drain regions.
From the maximum value of boron concentration to the maximum value of phosphorus ion concentration
3 × 10 19~ 3 × 10twenty oneatoms / cmThree When
It is important to adjust the dose so that this
As a result, the conductivity types of the source and drain regions are inverted and the P-type
Impurity region can be formed. In addition, LDD area
The step of inverting the conductivity type of the region may be performed.

【0099】また、公知のCMOS技術を用いれば、N
TFTとPTFTとを相補的に組み合わせたCMOS回
路を構成することも容易である。
Further, if a known CMOS technology is used, N
It is also easy to construct a CMOS circuit in which a TFT and a PTFT are complementarily combined.

【0100】本実施例では同一基板上にCMOS回路で
構成された駆動回路とNTFTで構成された画素マトリ
クス回路とを形成したアクティブマトリクス基板を作製
した例を図5に示す。
In this embodiment, FIG. 5 shows an example in which an active matrix substrate in which a driving circuit formed of a CMOS circuit and a pixel matrix circuit formed of an NTFT are formed on the same substrate.

【0101】図5において、NTFT501、PTFT
502はCMOS回路503を構成している。前述の様
に公知のCMOS技術を用いれば実施例1とほぼ同様の
工程で容易に実現できる。
In FIG. 5, NTFT 501, PTFT
Reference numeral 502 denotes a CMOS circuit 503. As described above, if the known CMOS technology is used, it can be easily realized in substantially the same steps as in the first embodiment.

【0102】また、画素マトリクス回路を構成する画素
TFT(本実施例ではNTFT)504は実施例1で説
明した作製工程に多少の工程を足せば実現できる。
The pixel TFT (NTFT in this embodiment) 504 constituting the pixel matrix circuit can be realized by adding a few steps to the manufacturing steps described in the first embodiment.

【0103】まず、実施例1の工程に従って図4(B)
の構造を得る。次に、図5に示す様に第1の平坦化膜5
0を形成する。本実施例では窒化珪素(50nm)/酸化珪
素(25nm)/アクリル(1μm)の積層構造を第1の平
坦化膜として利用する。
First, according to the steps of Embodiment 1, FIG.
To get the structure. Next, as shown in FIG.
0 is formed. In this embodiment, a stacked structure of silicon nitride (50 nm) / silicon oxide (25 nm) / acryl (1 μm) is used as a first planarization film.

【0104】なお、アクリルやポリイミドといった有機
性樹脂膜はスピンコート法で形成する溶液塗布型絶縁膜
なので厚い膜を容易に形成できる上、非常に平坦な面を
得ることが可能である。そのため、1μm程度の膜厚を
高いスループットで形成することが可能であり、良好な
平坦面が得られる。
The organic resin film such as acryl or polyimide is a solution-coated insulating film formed by spin coating, so that a thick film can be easily formed and a very flat surface can be obtained. Therefore, a film thickness of about 1 μm can be formed at a high throughput, and a good flat surface can be obtained.

【0105】次に、第1の平坦化膜50上に遮光性導電
膜でなるブラックマスク51を形成する。また、ブラッ
クマスク51を形成するに先立って、第1の平坦化膜5
0をエッチングして、最下層の窒化珪素膜のみを残した
凹部を形成しておく。
Next, a black mask 51 made of a light-shielding conductive film is formed on the first flattening film 50. Further, prior to forming the black mask 51, the first planarizing film 5 is formed.
0 is etched to form a concave portion leaving only the lowermost silicon nitride film.

【0106】この様にしておくことで、凹部を形成した
部分ではドレイン電極とブラックマスクとが窒化珪素膜
のみを介して近接し、そこで補助容量52を形成する。
窒化珪素は比誘電率が高く、しかも膜厚が薄いので大容
量を確保しやすい。
By doing so, the drain electrode and the black mask are close to each other via the silicon nitride film only in the portion where the concave portion is formed, and the storage capacitor 52 is formed there.
Since silicon nitride has a high relative dielectric constant and a small film thickness, it is easy to secure a large capacity.

【0107】こうしてブラックマスク51を形成すると
同時に補助容量52を形成したら、第2の平坦化膜53
を 1.5μm厚のアクリルで形成する。補助容量52を形
成した部分は大きな段差を生じるが、その様な段差も十
分に平坦化できる。
When the auxiliary capacitance 52 is formed at the same time when the black mask 51 is formed, the second planarizing film 53 is formed.
Is formed of 1.5 μm thick acrylic. Although a large step is formed in the portion where the auxiliary capacitance 52 is formed, such a step can be sufficiently flattened.

【0108】最後に、第1の平坦化膜50及び第2の平
坦化膜53にコンタクトホールを形成し、透明導電膜
(代表的にはITO)からなる画素電極54を形成す
る。こうして図5に示す様な画素TFT504を作製す
ることができる。
Finally, contact holes are formed in the first flattening film 50 and the second flattening film 53, and a pixel electrode 54 made of a transparent conductive film (typically, ITO) is formed. Thus, a pixel TFT 504 as shown in FIG. 5 can be manufactured.

【0109】なお、画素電極として反射性の高い導電
膜、代表的にはアルミニウムまたはアルミニウムを主成
分とする材料を用いれば、反射型AMLCD用のアクテ
ィブマトリクス基板を作製することもできる。
When a highly reflective conductive film, typically aluminum or a material containing aluminum as a main component, is used for the pixel electrode, an active matrix substrate for a reflective AMLCD can be manufactured.

【0110】また、図5では画素TFTのゲート電極を
ダブルゲート構造としているが、シングルゲート構造で
も良いし、トリプルゲート構造等のマルチゲート構造と
しても構わない。
In FIG. 5, the gate electrode of the pixel TFT has a double gate structure, but may have a single gate structure or a multi-gate structure such as a triple gate structure.

【0111】また、アクティブマトリクス基板の構造は
本実施例の構造に限定されるものではない。本願発明の
特徴はゲート電極の構成にあるので、それ以外の構成に
ついては実施者が適宜決定すれば良い。
Further, the structure of the active matrix substrate is not limited to the structure of this embodiment. Since the feature of the present invention lies in the configuration of the gate electrode, the other configuration may be appropriately determined by the practitioner.

【0112】〔実施例3〕本実施例では、実施例1と異
なる工程でLDD領域を形成する場合の例について図6
を用いて説明する。なお、本実施例の構成を実施例2の
構成に利用することは可能である。
[Embodiment 3] In this embodiment, an example in which an LDD region is formed in a step different from that of the embodiment 1 will be described with reference to FIG.
This will be described with reference to FIG. Note that the configuration of the present embodiment can be used for the configuration of the second embodiment.

【0113】まず、実施例1と同様の工程に従って図2
(D)の状態を得る。そして、多孔質状アルミナ層20
8を選択的に除去して図6(A)の状態を得る。この状
態ではタンタルオキサイド層209が露出する。
First, according to the same steps as in the first embodiment, FIG.
(D) state is obtained. Then, the porous alumina layer 20
8 is selectively removed to obtain the state shown in FIG. In this state, the tantalum oxide layer 209 is exposed.

【0114】次に、高加速電圧による不純物イオンの注
入工程を行う。この工程は実施例1で説明した様に後の
LDD領域を形成するための工程である。従って、低濃
度不純物領域601、602の不純物濃度は 1×1017
1×1018atoms/cm3 程度となる様に調節する。
Next, a step of implanting impurity ions with a high acceleration voltage is performed. This step is a step for forming a later LDD region as described in the first embodiment. Therefore, the impurity concentration of the low concentration impurity regions 601 and 602 is 1 × 10 17 to
Adjust so as to be about 1 × 10 18 atoms / cm 3 .

【0115】なお、実施例1で説明した図3(B)に示
す工程と図6(B)に示す工程とは後のソース/ドレイ
ン領域上におけるゲート絶縁膜の有無が異なるのみであ
る。本実施例の場合、活性層には全てゲート絶縁膜を介
したスルードープによって不純物イオンが注入される。
The process shown in FIG. 3B and the process shown in FIG. 6B described in the first embodiment are different only in the presence or absence of the gate insulating film on the source / drain regions. In the case of this embodiment, impurity ions are implanted into all the active layers by through doping via a gate insulating film.

【0116】スルードープの利点としては工程の短縮化
(ゲート絶縁膜のエッチング工程を省略できる)と活性
層に直接イオン注入時のダメージを与えない点にある。
The advantages of the through doping are that the process can be shortened (the step of etching the gate insulating film can be omitted) and the active layer is not directly damaged by ion implantation.

【0117】次に、図6(C)に示す様に低加速電圧に
よる不純物イオンの注入工程を行う。この工程ではタン
タルオキサイド層609の存在する領域がマスクとして
機能するのでその下には前述の低濃度不純物領域が残
る。
Next, as shown in FIG. 6C, a step of implanting impurity ions with a low acceleration voltage is performed. In this step, since the region where the tantalum oxide layer 609 exists functions as a mask, the low concentration impurity region described above remains below the region.

【0118】その結果、ソース領域603、ドレイン領
域604、LDD領域605、チャネル形成領域606
が形成される。この場合もLDD領域605の上にはタ
ンタルオキサイド層209が存在するため、その部分で
はGIの受けるイオン注入時のダメージが低減される。
As a result, the source region 603, the drain region 604, the LDD region 605, and the channel formation region 606
Is formed. Also in this case, since the tantalum oxide layer 209 is present on the LDD region 605, damage to the GI at the time of ion implantation is reduced in that portion.

【0119】その後は、実施例1と同様に加熱処理(5
50℃、2時間)を行い、チャネル形成領域及び高抵抗
領域における金属元素の低減とドーパントの活性化と結
晶構造の回復の効果が同時に得られる。(図6(D))
Thereafter, the heat treatment (5) was performed in the same manner as in Example 1.
(50 ° C., 2 hours), the effects of reducing the metal element in the channel formation region and the high resistance region, activating the dopant, and recovering the crystal structure can be simultaneously obtained. (FIG. 6 (D))

【0120】そして、実施例1と同様に層間絶縁膜60
7、ソース電極608、ドレイン電極609を形成し
て、最後に水素化工程を行うことで図6(E)に示す様
なTFTが完成する。
Then, similarly to the first embodiment, the interlayer insulating film 60 is formed.
7, a source electrode 608 and a drain electrode 609 are formed, and finally a hydrogenation step is performed to complete a TFT as shown in FIG.

【0121】〔実施例4〕本実施例では実施例1におい
て、LDD領域の代わりにオフセット領域を設けた場合
の例について図7を用いて説明する。
[Embodiment 4] In this embodiment, an example in which an offset region is provided instead of the LDD region in Embodiment 1 will be described with reference to FIG.

【0122】まず、実施例1の工程に従って図3(A)
と同様の状態を得る。そして、実施例1に示した1回目
の不純物イオン注入工程は行わず、図3(C)を用いて
説明した様な低加速電圧によるイオン注入工程を行う。
(図7(A))
First, according to the steps of Embodiment 1, FIG.
To get the same state. Then, the first impurity ion implantation step shown in the first embodiment is not performed, but the ion implantation step using a low acceleration voltage as described with reference to FIG.
(FIG. 7 (A))

【0123】この注入工程ではタンタルオキサイド層及
びゲート絶縁膜がマスクとして機能するので 1×1020
1×1021atoms/cm3 の濃度の不純物(リン)を含むソー
ス領域701、ドレイン領域702が形成される。
In this implantation step, since the tantalum oxide layer and the gate insulating film function as a mask, 1 × 10 20 to
A source region 701 and a drain region 702 containing an impurity (phosphorus) at a concentration of 1 × 10 21 atoms / cm 3 are formed.

【0124】また、603で示される領域は不純物(リ
ン)イオンが添加されないので真性または実質的に真性
な状態を保持し、且つ、ゲート電圧が印加されないので
単なる高抵抗領域として機能する。この様な領域703
をオフセット領域と呼ぶ。
The region denoted by reference numeral 603 maintains an intrinsic or substantially intrinsic state because no impurity (phosphorus) ions are added, and functions as a mere high-resistance region because no gate voltage is applied. Such a region 703
Is called an offset area.

【0125】実施例1〜3で示したLDD領域がドレイ
ン接合部における電界緩和に効果があるのに対し、オフ
セット領域はむしろオフ電流(TFTがオフ時に流れる
電流)またはリーク電流の低減に効果がある。
While the LDD regions described in the first to third embodiments are effective in alleviating the electric field at the drain junction, the offset regions are rather effective in reducing the off current (current flowing when the TFT is off) or the leak current. is there.

【0126】この場合においてもタンタルオキサイド層
209がゲート絶縁膜がイオン注入時に受けるダメージ
の低減という効果を有している。
Also in this case, the tantalum oxide layer 209 has the effect of reducing the damage to the gate insulating film during ion implantation.

【0127】以上の様にしてソース及びドレイン領域へ
のイオン注入工程が終了したら、次に実施例1と同様
に、不活性ガス雰囲気中において加熱処理を施す。本実
施例では、温度600℃、12時間の加熱処理を施し
た。この加熱工程により、金属元素が図7(B)の矢印
で示した方向に拡散する過程で、703、704をゲッ
タリングサイトとしてリンにゲッタリングされる。その
結果、チャネル形成領域及び高抵抗領域の金属元素濃度
を低減することができた。
After the step of implanting ions into the source and drain regions is completed as described above, a heat treatment is performed in an inert gas atmosphere as in the first embodiment. In this embodiment, the heat treatment was performed at a temperature of 600 ° C. for 12 hours. Through this heating step, the metal element is diffused in the direction indicated by the arrow in FIG. 7B and is gettered by phosphorus using 703 and 704 as gettering sites. As a result, the metal element concentrations in the channel formation region and the high resistance region could be reduced.

【0128】その後は、実施例1と同様に層間絶縁膜7
07、ソース電極708、ドレイン電極709を形成し
て、最後に水素化工程を行うことでTFTが完成する。
(図7(C))
Thereafter, the interlayer insulating film 7 is formed in the same manner as in the first embodiment.
07, a source electrode 708 and a drain electrode 709, and finally a hydrogenation step is performed to complete the TFT.
(FIG. 7 (C))

【0129】加えて、本実施例では、不純物イオン注入
工程を1回のみとしたため、スループットを向上させる
ことができた。また、本実施例の低加速電圧によるイオ
ン注入工程に代えて、高加速電圧によるイオン注入工程
を行う工程としても、スループットを向上させることが
できる。ただし、不純物イオンのドーズ量は、ソース領
域及びドレイン領域として機能するよう調節する。
In addition, in this embodiment, since the impurity ion implantation step is performed only once, the throughput can be improved. Also, the throughput can be improved by performing the ion implantation step with a high acceleration voltage instead of the ion implantation step with a low acceleration voltage in the present embodiment. Note that the dose of the impurity ions is adjusted so as to function as a source region and a drain region.

【0130】また、ゲート絶縁膜を活性層全面に残し
て、リンのスルードープを1回施し、ソース領域、ドレ
イン領域を形成し、加熱処理を行う工程を施す構成とし
てもよい。
Further, the gate insulating film may be left on the entire surface of the active layer, and a through-doping of phosphorus may be performed once to form a source region and a drain region, and a heat treatment may be performed.

【0131】なお、本実施例を実施例2の構成に適用す
ることは容易である。
It is easy to apply this embodiment to the configuration of the second embodiment.

【0132】〔実施例5〕本実施例では、実施例1と異
なる工程でTFTを形成する場合の例について図8〜1
0を用いて説明する。なお、本実施例の構成を実施例2
の構成、及び実施例4の構成に利用することは可能であ
る。
[Embodiment 5] In this embodiment, an example in which a TFT is formed in a step different from that of the embodiment 1 will be described with reference to FIGS.
Explanation will be made using 0. It should be noted that the configuration of the present embodiment is changed to Embodiment 2
And the configuration of the fourth embodiment.

【0133】まず、実施例1とは図2(D)の状態の工
程までは同一であるためその記載は省略する。なお、図
2(D)は図8(D)と対応している。そして、絶縁膜
204を選択的に除去して図8(E)の状態を得る。こ
の状態ではゲート絶縁膜811に接していない活性層2
03の領域が露出する。
First, the steps up to the state shown in FIG. 2D are the same as those of the first embodiment, so that the description thereof is omitted. Note that FIG. 2D corresponds to FIG. Then, the insulating film 204 is selectively removed to obtain the state of FIG. In this state, the active layer 2 not in contact with the gate insulating film 811
The area 03 is exposed.

【0134】次に、3%の酒石酸を含むエチレングリコ
ール溶液中で到達電圧10〜20Vの陽極酸化処理を行
う。この処理ではアルミニウム層とタンタル層との両方
が陽極酸化され、膜厚の薄い陽極酸化膜が形成される。
(図9(A))
Next, an anodic oxidation treatment is performed in an ethylene glycol solution containing 3% tartaric acid at an ultimate voltage of 10 to 20 V. In this process, both the aluminum layer and the tantalum layer are anodized, and a thin anodic oxide film is formed.
(FIG. 9A)

【0135】タンタル層205の方は多孔質状アルミナ
層208に接する部分だけが陽極酸化されて薄いタンタ
ルオキサイド層809aを形成する。
In the tantalum layer 205, only a portion in contact with the porous alumina layer 208 is anodized to form a thin tantalum oxide layer 809a.

【0136】また、アルミニウム層206の方はその表
面(多孔質状アルミナ層の内側)に10〜30nmの膜
厚の薄い無孔質状アルミナ層810aが形成される。無
孔質状アルミナ層810aの膜厚は到達電圧によって決
定される。
On the surface of the aluminum layer 206 (on the inside of the porous alumina layer), a thin nonporous alumina layer 810a having a thickness of 10 to 30 nm is formed. The thickness of the nonporous alumina layer 810a is determined by the ultimate voltage.

【0137】そして、多孔質状アルミナ層208を選択
的に除去して図9(B)の状態を得る。この状態ではタ
ンタル層が露出する。
Then, the porous alumina layer 208 is selectively removed to obtain the state shown in FIG. In this state, the tantalum layer is exposed.

【0138】次に、再度、3%の酒石酸を含むエチレン
グリコール溶液中で到達電圧80Vの陽極酸化処理を行
う。この処理ではアルミニウム層とタンタル層との両方
が陽極酸化され、膜厚の厚い陽極酸化膜810b、80
9bが形成される。(図9(C))
Next, the anodic oxidation treatment is performed again at an ultimate voltage of 80 V in an ethylene glycol solution containing 3% tartaric acid. In this process, both the aluminum layer and the tantalum layer are anodized, and the thick anodic oxide films 810b and 810b are formed.
9b is formed. (FIG. 9 (C))

【0139】このように、本実施例では3回の陽極酸化
を行うが、3回目の陽極酸化を行う際に、タンタル層を
露出させ、タンタルオキサイド層に変成し易くして、膜
厚が2〜4倍(代表的には3倍)程度に厚くすることを
特徴としている。
As described above, in this embodiment, the anodic oxidation is performed three times. However, at the time of performing the third anodic oxidation, the tantalum layer is exposed and easily transformed into a tantalum oxide layer. It is characterized in that the thickness is increased to about 4 times (typically 3 times).

【0140】このような構成として、後のLDD領域の
上方に存在しているタンタル層を完全にタンタルオキサ
イド層(809b)に変成し、TFTとして正常な動作
を行う構造とすることが好ましい。
As such a configuration, it is preferable that the tantalum layer existing above the LDD region later is completely transformed into a tantalum oxide layer (809b) so that the TFT operates normally.

【0141】次に、図9(D)に示す様に高加速電圧に
よる不純物イオンの注入工程を行う。この工程は実施例
1で説明した様に後のLDD領域を形成するための工程
である。従って、低濃度不純物領域813、814の不
純物(リン元素)濃度は 1×1016〜 1×1017atoms/cm3
程度となる様に調節する。
Next, as shown in FIG. 9D, a step of implanting impurity ions with a high acceleration voltage is performed. This step is a step for forming a later LDD region as described in the first embodiment. Therefore, the impurity (phosphorus element) concentration of the low concentration impurity regions 813 and 814 is 1 × 10 16 to 1 × 10 17 atoms / cm 3.
Adjust to the extent.

【0142】次に、図9(E)に示す様に低加速電圧に
よる不純物イオンの注入工程を行う。本実施例では 1×
1020〜 1×1021atoms/cm3 の濃度でリンがソース領域又
はドレイン領域に添加される様に調節した。この工程で
はタンタルオキサイド層809bの存在する領域がマス
クとして機能するのでその下には前述の低濃度不純物領
域が残る。
Next, as shown in FIG. 9E, a step of implanting impurity ions at a low acceleration voltage is performed. In this embodiment, 1 ×
Adjustment was made so that phosphorus was added to the source region or the drain region at a concentration of 10 20 to 1 × 10 21 atoms / cm 3 . In this step, the region where the tantalum oxide layer 809b exists functions as a mask, so that the low-concentration impurity region described above remains below the region.

【0143】その結果、ソース領域815、ドレイン領
域816、LDD領域817、チャネル形成領域818
が形成される。この場合もLDD領域817の上にはタ
ンタルオキサイド層809bが存在するため、その部分
ではGIの受けるイオン注入時のダメージが低減され
る。なお、図18と同様の濃度分布が得られた。
As a result, the source region 815, the drain region 816, the LDD region 817, and the channel formation region 818
Is formed. In this case as well, since the tantalum oxide layer 809b exists on the LDD region 817, damage to the GI at the time of ion implantation is reduced in that portion. Note that the same concentration distribution as in FIG. 18 was obtained.

【0144】その後は、実施例1と同様に加熱処理(5
50℃、2時間)を行い、ゲッタリングと同時に活性化
と結晶構造の回復を行う。(図10(A))なお、81
9は高濃度の金属元素を含むソース領域、820は高濃
度の金属元素を含むドレイン領域である。
Thereafter, the heat treatment (5) was performed in the same manner as in Example 1.
(50 ° C., 2 hours) to perform activation and recovery of the crystal structure simultaneously with gettering. (FIG. 10A) 81
Reference numeral 9 denotes a source region containing a high-concentration metal element, and 820 denotes a drain region containing a high-concentration metal element.

【0145】そして、実施例1と同様に層間絶縁膜82
1、ソース電極822、ドレイン電極823を形成し
て、最後に水素化工程を行うことで図10(B)に示す
様なTFTが完成する。
Then, as in the first embodiment, the interlayer insulating film 82
1. A source electrode 822 and a drain electrode 823 are formed, and a hydrogenation step is finally performed to complete a TFT as shown in FIG.

【0146】また、他の構成としてゲート絶縁膜を活性
層全面に残して、ソース領域、ドレイン領域を形成し、
加熱処理を行う工程を施す構成としてもよい。
As another structure, a source region and a drain region are formed while leaving a gate insulating film on the entire surface of the active layer.
A configuration in which a step of performing a heat treatment may be performed may be employed.

【0147】〔実施例6〕本実施例では、石英基板を用
い、該基板上に特開平8−335152号公報の技術を
用いた結晶性珪素膜を利用した例を示す。なお、前記公
報では、結晶性珪素膜を得る段階でゲッタリングを行っ
ている。
[Embodiment 6] This embodiment shows an example in which a quartz substrate is used and a crystalline silicon film is formed on the substrate by using the technique disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-335152. In the above publication, gettering is performed at the stage of obtaining a crystalline silicon film.

【0148】また、前記公報では、歪点の高い石英基板
を用いた作製方法においても、アルミニウム材料を用い
た配線形成後、アルミニウム材料の耐熱性を考慮した温
度での熱処理に制限されていた。それに対し、本発明の
構造(アルミニウム材料/タンタル層)とすることで、
配線形成後、450℃〜700℃、好ましくは600℃
程度の加熱処理を施すことが可能となった。
In the above publication, even in a manufacturing method using a quartz substrate having a high strain point, after forming a wiring using an aluminum material, the method is limited to a heat treatment at a temperature in consideration of the heat resistance of the aluminum material. In contrast, by adopting the structure of the present invention (aluminum material / tantalum layer),
After the wiring is formed, 450 ° C to 700 ° C, preferably 600 ° C
It has become possible to perform a degree of heat treatment.

【0149】本実施例では、結晶性珪素膜を形成する過
程において、ゲッタリングが既に行われているが、配線
形成後、リン元素のドーピングされたソース領域及びド
レイン領域に不純物の活性化熱処理(600℃程度)を
数時間(2〜3時間)施した。
In this embodiment, gettering has already been performed in the process of forming the crystalline silicon film. However, after the wiring is formed, the impurity activation heat treatment is performed on the source region and the drain region doped with the phosphorus element. (About 600 ° C.) for several hours (2 to 3 hours).

【0150】こうすることにより、不純物の活性化と、
結晶構造の回復が行われ、より均一性の高いTFTを得
ることができた。なお、不純物の活性化と、結晶構造の
回復と同時に2回目のゲッタリングが施された。
By doing so, the activation of impurities and the
The crystal structure was recovered, and a TFT with higher uniformity was obtained. The second gettering was performed simultaneously with the activation of the impurities and the recovery of the crystal structure.

【0151】その後は、実施例1と同様に層間絶縁膜、
ソース電極、ドレイン電極を形成して、最後に水素化工
程を行うことでTFTが完成する。
Thereafter, as in the first embodiment, an interlayer insulating film,
A TFT is completed by forming a source electrode and a drain electrode and finally performing a hydrogenation step.

【0152】なお、本実施例の構成を実施例2の構成に
利用することは可能である。
It is to be noted that the configuration of the present embodiment can be used for the configuration of the second embodiment.

【0153】また、他の構成としてゲート絶縁膜を活性
層全面に残して、ソース領域、ドレイン領域を形成し、
加熱処理を行う工程を施す構成としてもよい。
As another structure, a source region and a drain region are formed while leaving a gate insulating film on the entire surface of the active layer.
A configuration in which a step of performing a heat treatment may be performed may be employed.

【0154】〔実施例7〕本実施例では、上記各実施例
で示した2層ゲート電極構造(アルミニウム材料層/タ
ンタル層)とした配線を形成し、リンをドーピングし、
加熱処理を加えた工程〔代表的には図4(A)〕後、シ
リサイド層を構成した例を図11に示した。以下に、簡
単に作製方法を記す。
[Embodiment 7] In this embodiment, a wiring having the two-layer gate electrode structure (aluminum material layer / tantalum layer) shown in each of the above embodiments is formed, and phosphorus is doped.
FIG. 11 shows an example in which a silicide layer is formed after a step of adding heat treatment (typically, FIG. 4A). The following briefly describes a manufacturing method.

【0155】まず、上記各実施例と同様にしてソース領
域及びドレイン領域を得る。次に、シリコンとシリサイ
ド反応する金属膜を成膜する。この金属膜としては、5
00〜600℃程度の加熱温度でシリサイド反応する金
属膜であればよく、例えばTa、Cr、Mn、Nb、M
o、Tiのいずれか一種の金属膜を用いることができ
る。金属膜は活性層のうち、ソース領域及びドレイン領
域のみと接している。
First, a source region and a drain region are obtained in the same manner as in the above embodiments. Next, a metal film that reacts with silicon with silicide is formed. As this metal film, 5
Any metal film that undergoes a silicide reaction at a heating temperature of about 00 to 600 ° C. may be used, for example, Ta, Cr, Mn, Nb, M
Any one of the metal films of o and Ti can be used. The metal film is in contact with only the source region and the drain region in the active layer.

【0156】加熱処理(450〜700℃)によって、
接しているシリコンと金属膜が反応して、シリサイド層
232、233が形成される。なお、ソース領域及びド
レイン領域を全てシリサイド化してもよい。
By the heat treatment (450 to 700 ° C.),
The silicon in contact with the metal film reacts to form silicide layers 232 and 233. Note that all of the source region and the drain region may be silicided.

【0157】その後、未反応の金属膜をエッチングによ
り除去する。この時ゲート絶縁膜は、陽極酸化膜で保護
されている。なお、加熱処理は電気炉内での加熱や赤外
ランプを用いたRTAを用いればよい。本実施例におい
ては、シリサイド層を設けたことで、ソース領域及びド
レイン領域のシート抵抗の低抵抗化が図れた。
Then, the unreacted metal film is removed by etching. At this time, the gate insulating film is protected by the anodic oxide film. Note that the heat treatment may be performed by heating in an electric furnace or RTA using an infrared lamp. In this embodiment, by providing the silicide layer, the sheet resistance of the source region and the drain region can be reduced.

【0158】その後は、実施例1と同様に層間絶縁膜、
ソース電極、ドレイン電極を形成して、最後に水素化工
程を行うことでTFTが完成する。
Thereafter, as in the first embodiment, an interlayer insulating film,
A TFT is completed by forming a source electrode and a drain electrode and finally performing a hydrogenation step.

【0159】また、他の構成として、リンをドーピング
した直後に、金属膜を成膜し、450℃〜700℃の加
熱処理を加える構成としてもよい。この場合には、リン
のゲッタリングとシリサイド化とを同時に行い、工程を
短縮化することができる。
As another structure, a metal film may be formed immediately after doping with phosphorus, and heat treatment at 450 ° C. to 700 ° C. may be performed. In this case, the gettering of phosphorus and silicidation are performed simultaneously, and the process can be shortened.

【0160】〔実施例8〕本実施例では、上記各実施例
で示した2層ゲート電極構造(アルミニウム材料層/タ
ンタル層)とした配線を形成し、リンをドーピングして
加熱処理を加えた工程後において、引き出し配線とのコ
ンタクト形成方法を例示する。
[Embodiment 8] In this embodiment, the wiring having the two-layer gate electrode structure (aluminum material layer / tantalum layer) shown in each of the above embodiments was formed, doped with phosphorus, and subjected to heat treatment. After the process, a method for forming a contact with a lead wiring will be described.

【0161】従来のゲート電極構造(アルミニウム材料
単層)では、無孔質アルミナ層を除去するために、アル
ミ混酸(リン酸、酢酸、硝酸、水を体積%で85:5:
5:5の比で混合した酸)とクロム酸溶液とを混合した
酸(ここではクロム混酸と呼ぶ)を用いている。クロム
混酸を用いた場合には、下地膜を構成する酸化珪素膜と
の選択比がとれず、下地膜までエッチングされていた。
なお、クロム混酸とは、上記のアルミ混酸10リットル
に対してクロム酸溶液(クロム酸300g、水150g
を混合した溶液)550gを混合した酸である。
In the conventional gate electrode structure (a single layer of an aluminum material), an aluminum mixed acid (phosphoric acid, acetic acid, nitric acid, and water: 85: 5:
An acid obtained by mixing a chromic acid solution with an acid mixed at a ratio of 5: 5 (hereinafter referred to as a chromium mixed acid) is used. When a chromium mixed acid was used, the selectivity with respect to the silicon oxide film constituting the base film could not be obtained, and the base film was etched.
The chromium mixed acid refers to a chromic acid solution (300 g of chromic acid, 150 g of water) with respect to 10 liters of the above aluminum mixed acid.
Is mixed with 550 g).

【0162】本実施例では、図12に示したような2層
ゲート電極構造としたことにより、タンタル層205を
エッチングストッパーとして利用し、コンタクトホール
を形成した。そして、引き出し配線224を形成して、
コンタクトホールの底面に露出したタンタル層と良好な
コンタクトを取ることができた。なお、図12では、活
性層上にコンタクトホールを形成した例を示したが、2
層構造ゲート配線と引き出し配線とのコンタクトであれ
ば特に限定されない。
In the present embodiment, a contact hole was formed by using the tantalum layer 205 as an etching stopper by employing a two-layer gate electrode structure as shown in FIG. Then, a lead wiring 224 is formed,
Good contact with the tantalum layer exposed at the bottom of the contact hole could be obtained. FIG. 12 shows an example in which a contact hole is formed on the active layer.
The contact is not particularly limited as long as it is a contact between the layered gate wiring and the lead wiring.

【0163】〔実施例9〕上記各実施例では、ゲート電
極において、下層のブロッキング層として、タンタル層
を用いた例を示したが、本実施例においては、タンタル
層の代わりに、ブロッキング効果の高い窒化珪素膜を用
いた。なお、図13に本実施例の構造を示した。
[Embodiment 9] In each of the above embodiments, an example was shown in which a tantalum layer was used as a lower blocking layer in the gate electrode. However, in this embodiment, a blocking effect of the tantalum layer was used instead of the tantalum layer. A high silicon nitride film was used. FIG. 13 shows the structure of this embodiment.

【0164】窒化珪素膜を用いる場合には、窒化珪素膜
はアルミニウム層との界面でストレスが発生し易いた
め、窒化珪素膜230とアルミニウム層との界面には窒
化酸化珪素膜231を成膜するとよい。
In the case where a silicon nitride film is used, stress is easily generated at the interface between the silicon nitride film and the aluminum layer. Therefore, when the silicon nitride oxide film 231 is formed at the interface between the silicon nitride film 230 and the aluminum layer. Good.

【0165】本実施例では、厚さ5〜30nmの窒化珪
素膜230と、厚さ1〜10nmの窒化酸化珪素膜23
1でなる積層膜を設ける構成とした。
In this embodiment, the silicon nitride film 230 having a thickness of 5 to 30 nm and the silicon nitride oxide film 23 having a thickness of 1 to 10 nm
1 was provided.

【0166】積層膜を得た後は、上記各実施例と同様に
層間絶縁膜、ソース電極、ドレイン電極を形成して、最
後に水素化工程を行うことでTFTが完成する。
After obtaining the laminated film, an interlayer insulating film, a source electrode, and a drain electrode are formed in the same manner as in the above embodiments, and finally, a hydrogenation step is performed to complete the TFT.

【0167】〔実施例10〕本実施例では実施例1〜9
に示したTFT構成を用いてAMLCDを構成した場合
の例について説明する。ここで本実施例のAMLCDの
外観を図14に示す。
[Embodiment 10] In this embodiment, Embodiments 1 to 9 will be described.
An example in which an AMLCD is configured using the TFT configuration shown in FIG. FIG. 14 shows the appearance of the AMLCD of this embodiment.

【0168】図14(A)において、901はアクティ
ブマトリクス基板であり、画素マトリクス回路902、
ソース側駆動回路903、ゲイト側駆動回路904が形
成されている。駆動回路はN型TFTとP型TFTとを
相補的に組み合わせたCMOS回路で構成することが好
ましい。また、905は対向基板である。
In FIG. 14A, reference numeral 901 denotes an active matrix substrate, and a pixel matrix circuit 902,
A source side drive circuit 903 and a gate side drive circuit 904 are formed. It is preferable that the drive circuit be formed of a CMOS circuit in which an N-type TFT and a P-type TFT are complementarily combined. 905 is a counter substrate.

【0169】図14(A)に示すAMLCDはアクティ
ブマトリクス基板901と対向基板905とが端面を揃
えて貼り合わされている。ただし、ある一部だけは対向
基板905を取り除き、露出したアクティブマトリクス
基板に対してFPC(フレキシブル・プリント・サーキ
ット)906を接続してある。このFPC906によっ
て外部信号を回路内部へと伝達する。
In the AMLCD shown in FIG. 14A, an active matrix substrate 901 and a counter substrate 905 are bonded together with their end faces aligned. However, only a part of the counter substrate 905 is removed, and an FPC (flexible print circuit) 906 is connected to the exposed active matrix substrate. The FPC 906 transmits an external signal to the inside of the circuit.

【0170】また、FPC906を取り付ける面を利用
してICチップ907、908が取り付けられている。
これらのICチップはビデオ信号の処理回路、タイミン
グパルス発生回路、γ補正回路、メモリ回路、演算回路
など、様々な回路をシリコン基板上に形成して構成され
る。図14(A)では2個取り付けられているが、1個
でも良いし、さらに複数個であっても良い。
Further, IC chips 907 and 908 are mounted using the surface on which the FPC 906 is mounted.
These IC chips are configured by forming various circuits such as a video signal processing circuit, a timing pulse generating circuit, a gamma correction circuit, a memory circuit, and an arithmetic circuit on a silicon substrate. In FIG. 14A, two are attached, but one or more may be attached.

【0171】また、図14(B)の様な構成もとりう
る。図14(B)において図14(A)と同一の部分は
同じ符号を付してある。ここでは図14(A)でICチ
ップが行っていた信号処理を、同一基板上にTFTでも
って形成されたロジック回路909によって行う例を示
している。この場合、ロジック回路909も駆動回路9
03、904と同様にCMOS回路を基本として構成さ
れる。
Further, a configuration as shown in FIG. 14B can be adopted. In FIG. 14B, the same portions as those in FIG. 14A are denoted by the same reference numerals. Here, FIG. 14A illustrates an example in which signal processing performed by an IC chip is performed by a logic circuit 909 formed using TFTs over the same substrate. In this case, the logic circuit 909 is also connected to the drive circuit 9.
Like the circuits 03 and 904, a CMOS circuit is basically used.

【0172】また、本実施例のAMLCDはブラックマ
スクをアクティブマトリクス基板に設ける構成(BM o
n TFT)を採用するが、それに加えて対向側にブラッ
クマスクを設ける構成とすることも可能である。
In the AMLCD of this embodiment, a black mask is provided on the active matrix substrate (BM0).
n TFT), but a black mask may be provided on the opposite side in addition to the TFT.

【0173】また、カラーフィルターを用いてカラー表
示を行っても良いし、ECB(電界制御複屈折)モー
ド、GH(ゲストホスト)モードなどで液晶を駆動し、
カラーフィルターを用いない構成としても良い。
A color display may be performed using a color filter, or a liquid crystal may be driven in an ECB (electric field control birefringence) mode, a GH (guest host) mode, or the like.
It is good also as composition not using a color filter.

【0174】また、特開昭8-15686 号公報に記載された
技術の様に、マイクロレンズアレイを用いる構成にして
も良い。
As in the technique described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 8-15686, a configuration using a microlens array may be adopted.

【0175】〔実施例11〕本願発明の構成は、AML
CD以外にも他の様々な電気光学装置や半導体回路に適
用することができる。
[Embodiment 11] The construction of the present invention is similar to that of AML.
The present invention can be applied to various other electro-optical devices and semiconductor circuits other than the CD.

【0176】AMLCD以外の電気光学装置としてはE
L(エレクトロルミネッセンス)表示装置やイメージセ
ンサ等を挙げることができる。
As an electro-optical device other than the AMLCD, E
Examples include an L (electroluminescence) display device and an image sensor.

【0177】また、半導体回路としては、ICチップで
構成されるマイクロプロセッサの様な演算処理回路、携
帯機器の入出力信号を扱う高周波モジュール(MMIC
など)が挙げられる。
As the semiconductor circuit, an arithmetic processing circuit such as a microprocessor constituted by an IC chip, and a high-frequency module (MMIC) for handling input / output signals of a portable device are used.
Etc.).

【0178】この様に本願発明は絶縁ゲイト型TFTで
構成される回路によって機能する全ての半導体装置に対
して適用することが可能である。
As described above, the present invention can be applied to all semiconductor devices functioning with circuits constituted by insulating gate type TFTs.

【0179】〔実施例12〕実施例10に示したAML
CDは、様々な電子機器のディスプレイとして利用され
る。なお、本実施例に挙げる電子機器とは、アクティブ
マトリクス型液晶表示装置を搭載した製品と定義する。
[Embodiment 12] AML shown in Embodiment 10
CDs are used as displays for various electronic devices. Note that an electronic device described in this embodiment is defined as a product equipped with an active matrix liquid crystal display device.

【0180】その様な電子機器としては、ビデオカメ
ラ、スチルカメラ、プロジェクター、プロジェクション
TV、ヘッドマウントディスプレイ、カーナビゲーショ
ン、パーソナルコンピュータ(ノート型を含む)、携帯
情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話等)などが
挙げられる。それらの一例を図15に示す。
Examples of such electronic devices include a video camera, a still camera, a projector, a projection TV, a head-mounted display, a car navigation, a personal computer (including a notebook type), a portable information terminal (a mobile computer, a mobile phone, and the like). Is mentioned. One example is shown in FIG.

【0181】図15(A)は携帯電話であり、本体20
01、音声出力部2002、音声入力部2003、表示
装置2004、操作スイッチ2005、アンテナ200
6で構成される。本願発明は音声出力部2002、音声
入力部2003、表示装置2004等に適用することが
できる。
FIG. 15A shows a portable telephone, and the main body 20 is provided.
01, audio output unit 2002, audio input unit 2003, display device 2004, operation switch 2005, antenna 200
6. The present invention can be applied to the audio output unit 2002, the audio input unit 2003, the display device 2004, and the like.

【0182】図15(B)はビデオカメラであり、本体
2101、表示装置2102、音声入力部2103、操
作スイッチ2104、バッテリー2105、受像部21
06で構成される。本願発明は表示装置2102、音声
入力部2103、受像部2106に適用することができ
る。
FIG. 15B shows a video camera, which includes a main body 2101, a display device 2102, an audio input unit 2103, operation switches 2104, a battery 2105, and an image receiving unit 21.
06. The present invention can be applied to the display device 2102, the sound input unit 2103, and the image receiving unit 2106.

【0183】図15(C)はモバイルコンピュータ(モ
ービルコンピュータ)であり、本体2201、カメラ部
2202、受像部2203、操作スイッチ2204、表
示装置2205で構成される。本願発明は受像部220
3、表示装置2205等に適用できる。
FIG. 15C shows a mobile computer (mobile computer), which comprises a main body 2201, a camera section 2202, an image receiving section 2203, operation switches 2204, and a display device 2205. The present invention is applied to the image receiving section 220.
3. Applicable to the display device 2205 and the like.

【0184】図15(D)はヘッドマウントディスプレ
イであり、本体2301、表示装置2302、バンド部
2303で構成される。本発明は表示装置2302に適
用することができる。
FIG. 15D shows a head mounted display, which comprises a main body 2301, a display device 2302, and a band 2303. The present invention can be applied to the display device 2302.

【0185】図15(E)はリア型プロジェクターであ
り、本体2401、光源2402、表示装置2403、
偏光ビームスプリッタ2404、リフレクター240
5、2406、スクリーン2407で構成される。本発
明は表示装置2403に適用することができる。
FIG. 15E shows a rear type projector, in which a main body 2401, a light source 2402, a display device 2403,
Polarizing beam splitter 2404, reflector 240
5, 2406 and a screen 2407. The invention can be applied to the display device 2403.

【0186】図15(F)はフロント型プロジェクター
であり、本体2501、光源2502、表示装置250
3、光学系2504、スクリーン2505で構成され
る。本発明は表示装置2503に適用することができ
る。
FIG. 15F shows a front type projector, which includes a main body 2501, a light source 2502, and a display device 250.
3. It comprises an optical system 2504 and a screen 2505. The invention can be applied to the display device 2503.

【0187】以上の様に、本願発明の適用範囲は極めて
広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能で
ある。また、他にも電光掲示盤、宣伝公告用ディスプレ
イなどにも活用することができる。
As described above, the applicable range of the present invention is extremely wide, and can be applied to electronic devices in various fields. In addition, the present invention can be used for an electronic bulletin board, a display for advertising, and the like.

【0188】[0188]

【発明の効果】本願発明を利用することでゲート電極と
してアルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材
料を用いるTFTにおいても、ゲート電極と活性層との
間で生じるショートなどの不良を防止することができ
る。特に、ゲート電極からのアルミニウム原子の拡散を
防ぎ、TFT特性の低下を抑えた。
According to the present invention, defects such as a short circuit between the gate electrode and the active layer can be prevented even in a TFT using aluminum or a material mainly containing aluminum as the gate electrode. . In particular, diffusion of aluminum atoms from the gate electrode was prevented, and deterioration in TFT characteristics was suppressed.

【0189】また、ゲート絶縁膜に余計なダメージを与
えることなくLDD領域やオフセット領域を形成できる
ため、TFTの長期信頼性も向上する。
In addition, since the LDD region and the offset region can be formed without giving unnecessary damage to the gate insulating film, the long-term reliability of the TFT is improved.

【0190】また、アルミ材料を用いた配線を形成後、
十分ゲッタリング可能な温度(600℃程度)の加熱処
理を施し、処理時間の制限を受けることなく結晶性珪素
膜中の金属元素をゲッタリングするTFTの作製方法を
得ることができる。また、同時にドーパントの活性化
と、結晶構造の損傷を回復させることができる。この加
熱処理により、素子特性の均一性が向上する。
After forming a wiring using an aluminum material,
A method for manufacturing a TFT in which heat treatment is performed at a temperature (approximately 600 ° C.) at which gettering can be sufficiently performed and a metal element in a crystalline silicon film is gettered without being limited by a processing time can be obtained. At the same time, activation of the dopant and recovery of damage to the crystal structure can be achieved. This heat treatment improves the uniformity of element characteristics.

【0191】また、ニッケル元素をTFTの動作に影響
が及ばないソース領域およびドレイン領域に固定してい
るので、高い特性を安定して得ることができる。また、
多数のTFTを同時に作製した場合であっても特性のバ
ラツキを少ないものとすることができる。
Further, since the nickel element is fixed to the source region and the drain region which do not affect the operation of the TFT, high characteristics can be stably obtained. Also,
Even when a large number of TFTs are manufactured at the same time, variations in characteristics can be reduced.

【0192】本発明の構造とした場合におけるドーピン
グ後の加熱工程(代表的には450〜700℃)では、 1)チャネル形成領域及び高抵抗領域の金属元素濃度を
低減するゲッタリング処理 2)ソース及びドレイン領域における不純物の活性化処
理 3)イオン注入時に生じた結晶構造のダメージを回復す
るアニール処理 が同時に行われる。
In the heating step after doping (typically 450 to 700 ° C.) in the case of the structure of the present invention, 1) gettering treatment for reducing the metal element concentration in the channel formation region and high resistance region 2) source And an impurity activation process in the drain region 3) An annealing process for recovering crystal structure damage caused during ion implantation is performed simultaneously.

【0193】その結果、 ・大幅な工程の簡略化 ・耐圧やリーク電流特性の向上 ・信頼性の向上 ・素子毎におけるバラツキの低減 といった効果を得ることができる。As a result, the following effects can be obtained: (1) a significant simplification of the process; (2) an improvement in breakdown voltage and leakage current characteristics; (2) an improvement in reliability;

【0194】このように、本発明は高い歩留りで信頼性
の高いTFTを作製することができ、その様なTFTで
構成される半導体回路で機能する電気光学装置並びにそ
の様な半導体回路や電気光学装置を搭載した電子機器の
歩留り向上が実現する。
As described above, according to the present invention, a highly reliable TFT can be manufactured with a high yield, an electro-optical device functioning with a semiconductor circuit including such a TFT, and a semiconductor circuit and an electro-optical device having such a function. The yield of electronic equipment equipped with the device is improved.

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

【図1】 TFTのゲート電極付近の構成を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a configuration near a gate electrode of a TFT.

【図2】 TFTの作製工程を示す図。FIG. 2 illustrates a manufacturing process of a TFT.

【図3】 TFTの作製工程を示す図。FIG. 3 illustrates a manufacturing process of a TFT.

【図4】 TFTの作製工程を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a manufacturing process of a TFT.

【図5】 アクティブマトリクス基板の構成を示す
図。
FIG. 5 is a diagram showing a configuration of an active matrix substrate.

【図6】 実施例3におけるTFTの作製工程を示す
図。
FIG. 6 is a diagram showing a manufacturing process of a TFT in Example 3.

【図7】 実施例4におけるTFTの作製工程を示す
図。
FIG. 7 is a view showing a manufacturing process of a TFT in Example 4.

【図8】 実施例5におけるTFTの作製工程を示す
図。
FIG. 8 is a view showing a manufacturing process of a TFT in Example 5.

【図9】 実施例5におけるTFTの作製工程を示す
図。
FIG. 9 is a view showing a manufacturing process of a TFT in Example 5.

【図10】 実施例5におけるTFTの作製工程を示
す図。
FIG. 10 is a view showing a manufacturing process of a TFT in Example 5.

【図11】 実施例7におけるTFTの構造を示す
図。
FIG. 11 is a diagram showing a structure of a TFT according to a seventh embodiment.

【図12】 実施例8におけるTFTの構造を示す
図。
FIG. 12 is a diagram showing a structure of a TFT according to an eighth embodiment.

【図13】 実施例9におけるTFTの構造を示す
図。
FIG. 13 is a diagram showing a structure of a TFT according to a ninth embodiment.

【図14】 AMLCDの構成を示す図。FIG. 14 is a diagram showing a configuration of an AMLCD.

【図15】 電子機器の構成を示す図。FIG. 15 illustrates a structure of an electronic device.

【図16】 ゲート電極付近の構造を示すSEM写真。FIG. 16 is an SEM photograph showing a structure near a gate electrode.

【図17】 ゲート電極付近の構造を示すSEM写真。FIG. 17 is an SEM photograph showing a structure near a gate electrode.

【図18】 TFTの活性層中におけるニッケルとリン
の濃度分布を示す図
FIG. 18 is a diagram showing a concentration distribution of nickel and phosphorus in an active layer of a TFT.

【図19】 加熱処理におけるアルミニウムの拡散状態
を示す顕微鏡写真
FIG. 19 is a micrograph showing a diffusion state of aluminum in heat treatment.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 基板 102 下地膜 104 ゲート絶縁膜 105 アルミニウム層 106 拡大領域 107 チャネル形成領域 108 LDD領域 109 ドレイン領域(またはソース領域) 110 バルブ金属層(タンタル層) 111 無孔質状アルミナ層 112 バルブ金属層の陽極酸化層(タンタルオキ
サイド層)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Substrate 102 Base film 104 Gate insulating film 105 Aluminum layer 106 Enlarged region 107 Channel formation region 108 LDD region 109 Drain region (or source region) 110 Valve metal layer (tantalum layer) 111 Nonporous alumina layer 112 Valve metal layer Anodized layer (tantalum oxide layer)

Claims (15)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】同一基板上に形成された複数のTFTを有
する半導体回路を含む半導体装置であって、 前記TFTは、バルブ金属層とアルミニウムまたはアル
ミニウムを主成分とする材料層とを積層してなるゲート
電極と、前記ゲート電極と接するゲート絶縁膜と、前記
ゲート絶縁膜に接するチャネル形成領域と、前記チャネ
ル形成領域に接する高抵抗領域と、前記高抵抗領域に接
するソース領域またはドレイン領域とを有し、前記ソー
ス領域または前記ドレイン領域には珪素の結晶化を助長
する金属元素が高濃度に含まれており、前記高抵抗領域
には前記金属元素が低濃度に含まれていることを特徴と
する半導体装置。
1. A semiconductor device including a semiconductor circuit having a plurality of TFTs formed on the same substrate, wherein the TFT is formed by stacking a valve metal layer and aluminum or a material layer containing aluminum as a main component. A gate insulating film in contact with the gate electrode, a channel forming region in contact with the gate insulating film, a high-resistance region in contact with the channel forming region, and a source region or a drain region in contact with the high-resistance region. Wherein the source region or the drain region contains a metal element which promotes crystallization of silicon at a high concentration, and the high resistance region contains the metal element at a low concentration. Semiconductor device.
【請求項2】請求項1において、前記ソース領域または
前記ドレイン領域にはリン元素がドーピングされている
ことを特徴とする半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the source region or the drain region is doped with a phosphorus element.
【請求項3】請求項1または2において、前記バルブ金
属層はタンタルまたはタンタルを主成分とする材料層か
らなり、その膜厚は1〜200 nmであることを特徴とする
半導体装置。
3. The semiconductor device according to claim 1, wherein the valve metal layer is made of tantalum or a material layer containing tantalum as a main component, and has a thickness of 1 to 200 nm.
【請求項4】請求項1乃至請求項3のいずれかにおい
て、前記珪素の結晶化を助長する金属元素はニッケルで
あることを特徴とする半導体装置。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the metal element that promotes crystallization of silicon is nickel.
【請求項5】同一基板上に形成された複数のTFTを有
する半導体回路を含む半導体装置の作製方法であって、 珪素の結晶化を助長する金属元素を含む結晶性珪素膜を
用いて活性層を形成する第1の工程と、ゲート絶縁膜を
形成する第2の工程と、 バルブ金属層とアルミニウムまたはアルミニウムを主成
分とする材料層とが順次積層形成されたゲート電極を形
成する第3の工程と、 前記アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材
料層を選択的に陽極酸化して多孔質状アルミナ層を形成
する第4の工程と、 再度の陽極酸化により前記アルミニウムまたはアルミニ
ウムを主成分とする材料層の表面に無孔質状アルミナ層
を形成すると同時に、前記多孔質状アルミナ層の下に位
置するバルブ金属層の全部又は一部を陽極酸化層に変成
させる第5の工程と、 TFTのソース領域またはドレイン領域となるべき領域
にリン元素のドーピングを行う第6の工程と、 加熱処理を施し、前記金属元素をゲッタリングさせる第
7の工程と、を有することを特徴とする半導体装置の作
製方法。
5. A method for manufacturing a semiconductor device including a semiconductor circuit having a plurality of TFTs formed on the same substrate, wherein the active layer is formed using a crystalline silicon film containing a metal element which promotes crystallization of silicon. A second step of forming a gate insulating film; and a third step of forming a gate electrode in which a valve metal layer and a material layer containing aluminum or aluminum as a main component are sequentially laminated. A fourth step of selectively anodizing the aluminum or the material layer containing aluminum as a main component to form a porous alumina layer; and subjecting the aluminum or aluminum to the main component by re-anodization. At the same time as forming the nonporous alumina layer on the surface of the material layer, all or part of the valve metal layer located below the porous alumina layer is transformed into an anodized layer. A fifth step of doping a region to be a source or drain region of the TFT with a phosphorus element, and a seventh step of performing a heat treatment to getter the metal element. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
【請求項6】請求項5において、前記第7の工程におけ
る加熱処理は450〜700℃で行うことを特徴とする
半導体装置の作製方法。
6. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the heat treatment in the seventh step is performed at 450 to 700 ° C.
【請求項7】同一基板上に形成された複数のTFTを有
する半導体回路を含む半導体装置の作製方法であって、 珪素の結晶化を助長する金属元素を含む結晶性珪素膜を
用いて活性層を形成する第1の工程と、ゲート絶縁膜を
形成する第2の工程と、 バルブ金属層とアルミニウムまたはアルミニウムを主成
分とする材料層とが順次積層形成されたゲート電極を形
成する第3の工程と、 前記アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材
料層のみを選択的に第1の陽極酸化を行い、多孔質状ア
ルミナ層を形成する第4の工程と、 第2の陽極酸化を行い、前記アルミニウムまたはアルミ
ニウムを主成分とする材料層の表面に無孔質状アルミナ
層を形成すると同時に、前記多孔質状アルミナ層の下に
位置するバルブ金属層の一部を陽極酸化層に変成させる
第5の工程と、前記多孔質状アルミナ層を除去する第6
の工程と、 第3の陽極酸化を行い、前記アルミニウムまたはアルミ
ニウムを主成分とする材料層の表面に無孔質状アルミナ
層を形成すると同時に、前記多孔質状アルミナ層の下に
位置するバルブ金属層の全部を陽極酸化層に変成させる
第7の工程と、 前記ゲート電極、陽極酸化層及びゲート絶縁膜をマスク
としてリン元素をドーピングする第8の工程と、 加熱処理を施し、前記金属元素をゲッタリングさせる第
9の工程と、を有することを特徴とする半導体装置の作
製方法。
7. A method for manufacturing a semiconductor device including a semiconductor circuit having a plurality of TFTs formed on the same substrate, wherein the active layer is formed using a crystalline silicon film containing a metal element that promotes silicon crystallization. A second step of forming a gate insulating film; and a third step of forming a gate electrode in which a valve metal layer and a material layer containing aluminum or aluminum as a main component are sequentially laminated. Performing a first anodizing process selectively on only the aluminum or the material layer containing aluminum as a main component to form a porous alumina layer; and performing a second anodizing process, At the same time as forming a non-porous alumina layer on the surface of aluminum or a material layer containing aluminum as a main component, a part of the valve metal layer located under the porous alumina layer is turned into an anodized layer. A fifth step of metamorphosis and a sixth step of removing the porous alumina layer
Performing a third anodic oxidation to form a nonporous alumina layer on the surface of the aluminum or the material layer containing aluminum as a main component, and at the same time, a valve metal positioned below the porous alumina layer. A seventh step of transforming all of the layers into an anodic oxide layer, an eighth step of doping a phosphorus element using the gate electrode, the anodic oxide layer and the gate insulating film as a mask, And a ninth step of gettering.
【請求項8】請求項5乃至請求項7のいずれかにおい
て、前記無孔質状アルミナ層及び前記多孔質状アルミナ
層をマスクとしてゲート絶縁膜をエッチングする工程を
有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
8. The semiconductor device according to claim 5, further comprising a step of etching a gate insulating film using the non-porous alumina layer and the porous alumina layer as a mask. Method of manufacturing.
【請求項9】請求項5乃至請求項8のいずれかにおい
て、前記第4の工程はシュウ酸を主成分とする溶液中で
行われることを特徴とする半導体装置の作製方法。
9. The method according to claim 5, wherein the fourth step is performed in a solution containing oxalic acid as a main component.
【請求項10】請求項5乃至請求項9のいずれかにおい
て、前記第5の工程は酒石酸を主成分とする溶液中で行
われることを特徴とする半導体装置の作製方法。
10. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 5, wherein the fifth step is performed in a solution containing tartaric acid as a main component.
【請求項11】請求項7乃至請求項9のいずれかにおい
て、前記第9の工程における加熱処理は450〜700
℃で行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。
11. The heat treatment according to claim 7, wherein the heat treatment in the ninth step is 450 to 700.
A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that the method is performed at ° C.
【請求項12】同一基板上に形成された複数のNチャネ
ル型TFTと複数のPチャネル型TFTを有する半導体
回路を含む半導体装置であって、 前記Nチャネル型TFTと前記Pチャネル型TFTは、
バルブ金属層とアルミニウムまたはアルミニウムを主成
分とする材料層とを積層してなるゲート電極と、前記ゲ
ート電極と接するゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜に
接するチャネル形成領域と、前記チャネル形成領域に接
する高抵抗領域と、前記高抵抗領域に接するソース領域
またはドレイン領域とを有し、前記Nチャネル型TFT
及び前記Pチャネル型TFTの前記ソース領域または前
記ドレイン領域にはリン元素が含まれ、前記Pチャネル
型TFTのソース領域またはドレイン領域には、P型の
導電性を付与する不純物が前記リン元素の濃度と比較し
て高濃度含まれていることを特徴とする半導体装置。
12. A semiconductor device including a semiconductor circuit having a plurality of N-channel TFTs and a plurality of P-channel TFTs formed on the same substrate, wherein the N-channel TFT and the P-channel TFT are:
A gate electrode formed by stacking a valve metal layer and a material layer containing aluminum or aluminum as a main component; a gate insulating film in contact with the gate electrode; a channel formation region in contact with the gate insulating film; and a channel formation region. An N-channel TFT having a high-resistance region in contact with the source region or a drain region in contact with the high-resistance region;
And the source region or the drain region of the P-channel TFT contains a phosphorus element, and the source region or the drain region of the P-channel TFT contains an impurity imparting P-type conductivity with the phosphorus element. A semiconductor device which is contained at a higher concentration than the concentration.
【請求項13】同一基板上に形成された複数のNチャネ
ル型TFTと複数のPチャネル型TFTを有する半導体
回路を含む半導体装置の作製方法であって、 珪素の結晶化を助長する金属元素を含む結晶性珪素膜を
用いて活性層を形成する第1の工程と、ゲート絶縁膜を
形成する第2の工程と、 バルブ金属層とアルミニウムまたはアルミニウムを主成
分とする材料層とが順次積層形成されたゲート電極を形
成する第3の工程と、 前記アルミニウムまたはアルミニウムを主成分とする材
料層を選択的に陽極酸化して多孔質状アルミナ層を形成
する第4の工程と、 再度の陽極酸化により前記アルミニウムまたはアルミニ
ウムを主成分とする材料層の表面に無孔質状アルミナ層
を形成すると同時に、前記多孔質状アルミナ層の下に位
置するバルブ金属層の全部又は一部を陽極酸化層に変成
させる第5の工程と、 前記Nチャネル型TFT及び前記Pチャネル型TFTの
ソース領域またはドレイン領域となるべき領域にリン元
素のドーピングを行う第6の工程と、 加熱処理を施し、前記金属元素をゲッタリングさせる第
7の工程と、 前記Pチャネル型TFTのソース領域またはドレイン領
域となるべき領域にP型の導電性を付与する不純物のド
ーピングを前記リン元素の濃度と比較して高濃度に行う
第6の工程と、 を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
13. A method for manufacturing a semiconductor device including a semiconductor circuit having a plurality of N-channel TFTs and a plurality of P-channel TFTs formed on the same substrate, wherein a metal element for promoting crystallization of silicon is provided. A first step of forming an active layer using a crystalline silicon film including silicon, a second step of forming a gate insulating film, and a valve metal layer and a material layer containing aluminum or aluminum as a main component are sequentially laminated A third step of forming a formed gate electrode, a fourth step of selectively anodizing the aluminum or the material layer containing aluminum as a main component to form a porous alumina layer, and anodizing again Forming a nonporous alumina layer on the surface of the aluminum or the material layer containing aluminum as a main component, and at the same time, a valve metal located below the porous alumina layer. A fifth step of transforming all or a part of the metal layer into an anodized layer; and a sixth step of doping a region to be a source region or a drain region of the N-channel TFT and the P-channel TFT with a phosphorus element. And a seventh step of performing heat treatment to getter the metal element, and doping an impurity imparting P-type conductivity to a region to be a source region or a drain region of the P-channel TFT. A sixth step performed at a higher concentration than the concentration of the phosphorus element.
【請求項14】同一基板上に形成された複数のTFTを
有する半導体回路を含む半導体装置であって、 前記TFTは、アルミニウムまたはアルミニウムを主成
分とする材料層からなるゲート電極と、前記ゲート電極
と接するブロッキング層と、前記ブロッキング層に接す
るゲート絶縁膜と、前記ゲート絶縁膜に接するチャネル
形成領域と、前記チャネル形成領域に接する高抵抗領域
と、前記高抵抗領域に接するソース領域またはドレイン
領域とを有し、前記ソース領域または前記ドレイン領域
には珪素の結晶化を助長する金属元素が高濃度に含まれ
ており、前記高抵抗領域には前記金属元素が低濃度に含
まれていることを特徴とする半導体装置。
14. A semiconductor device including a semiconductor circuit having a plurality of TFTs formed on the same substrate, wherein the TFT comprises: a gate electrode made of aluminum or a material layer containing aluminum as a main component; A blocking layer in contact with the gate insulating film in contact with the blocking layer, a channel forming region in contact with the gate insulating film, a high-resistance region in contact with the channel forming region, and a source or drain region in contact with the high-resistance region. Having a high concentration of a metal element that promotes crystallization of silicon in the source region or the drain region, and a low concentration of the metal element in the high resistance region. Characteristic semiconductor device.
【請求項15】請求項14において、前記ブロッキング
層は、窒化酸化珪素膜、窒化珪素膜、酸化珪素膜、また
はそれらの積層であることを特徴とする半導体装置。
15. The semiconductor device according to claim 14, wherein said blocking layer is a silicon nitride oxide film, a silicon nitride film, a silicon oxide film, or a laminate thereof.
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