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JP2009152488A - Manufacturing method of semiconductor device - Google Patents

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JP2009152488A
JP2009152488A JP2007330827A JP2007330827A JP2009152488A JP 2009152488 A JP2009152488 A JP 2009152488A JP 2007330827 A JP2007330827 A JP 2007330827A JP 2007330827 A JP2007330827 A JP 2007330827A JP 2009152488 A JP2009152488 A JP 2009152488A
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layer
semiconductor layer
gettering
semiconductor
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JP2007330827A
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Japanese (ja)
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Yoshimizu Moriya
由瑞 守屋
Isao Nakanishi
勇夫 中西
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Sharp Corp
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Sharp Corp
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Publication date
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    • H10D30/00Field-effect transistors [FET]
    • H10D30/60Insulated-gate field-effect transistors [IGFET]
    • H10D30/67Thin-film transistors [TFT]
    • H10D30/6704Thin-film transistors [TFT] having supplementary regions or layers in the thin films or in the insulated bulk substrates for controlling properties of the device
    • H10D30/6713Thin-film transistors [TFT] having supplementary regions or layers in the thin films or in the insulated bulk substrates for controlling properties of the device characterised by the properties of the source or drain regions, e.g. compositions or sectional shapes
    • H10D30/6715Thin-film transistors [TFT] having supplementary regions or layers in the thin films or in the insulated bulk substrates for controlling properties of the device characterised by the properties of the source or drain regions, e.g. compositions or sectional shapes characterised by the doping profiles, e.g. having lightly-doped source or drain extensions

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  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)

Abstract

【課題】 オフ電流の突発的な増大が抑制されるTFTを備えた半導体装置を簡便に製造する。
【解決手段】本発明による半導体装置(100)の製造方法は、フォトレジスト層(P)を形成する工程と、導電層(G)に、第1領域(GH)と、第1領域(GH)よりも薄い第2領域(GL)を形成する工程と、フォトレジスト層(P)の一部を除去してフォトレジスト層(P)の残りの部分を除去しないようにフォトレジスト層(P)を部分的にエッチングする工程と、フォトレジスト層(P)の除去しなかった部分(PA’)をマスクとして用いてゲート電極(130)を形成する工程と、導電層(G)の第1領域(GH)および第2領域(GL)に対応して絶縁層(120)の第1領域(120H)および第2領域(120L)を形成する工程とを包含する。
【選択図】図3
PROBLEM TO BE SOLVED: To easily manufacture a semiconductor device including a TFT in which an unexpected increase in off current is suppressed.
A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention includes a step of forming a photoresist layer (P), a first region (GH), and a first region (GH) in a conductive layer (G). Forming a thinner second region (GL), and removing the photoresist layer (P) so as not to remove a part of the photoresist layer (P) and the remaining part of the photoresist layer (P). A step of partially etching, a step of forming a gate electrode (130) using a portion (PA ′) of the photoresist layer (P) that has not been removed as a mask, and a first region (G) of the conductive layer (G) GH) and forming the first region (120H) and the second region (120L) of the insulating layer (120) corresponding to the second region (GL).
[Selection] Figure 3

Description

本発明は、半導体装置の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device.

近年、ガラス基板等の絶縁基板上に形成した非晶質半導体層を結晶化することにより、結晶構造を有する半導体層(以下、結晶質半導体層という。)を作製する技術が広く研究されている。結晶質半導体層は、例えば、多結晶半導体層、微結晶半導体層である。結晶質半導体層を用いて作製された薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:TFT)は、非晶質半導体層を用いて作製されたTFTと比べて非常に高いキャリア移動度を有している。したがって、表示装置(例えば、液晶表示装置)に好適に用いられるドライバ一体型のアクティブマトリクス基板における表示領域の画素用TFTおよび周辺領域の駆動回路用TFTは、結晶質半導体層を用いて作製されている。   In recent years, a technique for manufacturing a semiconductor layer having a crystal structure (hereinafter referred to as a crystalline semiconductor layer) by crystallizing an amorphous semiconductor layer formed over an insulating substrate such as a glass substrate has been widely studied. . The crystalline semiconductor layer is, for example, a polycrystalline semiconductor layer or a microcrystalline semiconductor layer. A thin film transistor (TFT) manufactured using a crystalline semiconductor layer has much higher carrier mobility than a TFT manufactured using an amorphous semiconductor layer. Accordingly, the pixel TFTs in the display region and the driver circuit TFTs in the peripheral region in the driver-integrated active matrix substrate suitably used for a display device (for example, a liquid crystal display device) are manufactured using a crystalline semiconductor layer. Yes.

非晶質半導体層を結晶化する方法として、非晶質半導体層に触媒元素(例えば、ニッケル)を添加して加熱処理を行うCGS(Continuous Grain Silicon)法が知られている。この方法によれば、低温・短時間の加熱処理で、結晶の配向が揃った良好な結晶質半導体層を形成することができる。しかしながら、CGS法によって結晶質半導体層を作製した場合、半導体層内に設けられたチャネル領域に触媒元素が残留すると、TFTのオフ電流が突発的に増大することがある。このため、触媒元素をゲッタリングするためのゲッタリング領域を半導体層内に設けて、TFTにおけるオフ電流の突発的な増大を抑制することが知られている(例えば、特許文献1参照)。   As a method for crystallizing an amorphous semiconductor layer, a CGS (Continuous Grain Silicon) method is known in which a catalytic element (for example, nickel) is added to the amorphous semiconductor layer and heat treatment is performed. According to this method, a good crystalline semiconductor layer with uniform crystal orientation can be formed by low-temperature and short-time heat treatment. However, in the case where a crystalline semiconductor layer is manufactured by the CGS method, if a catalytic element remains in a channel region provided in the semiconductor layer, the off current of the TFT may increase suddenly. For this reason, it is known that a gettering region for gettering the catalytic element is provided in the semiconductor layer to suppress a sudden increase in off-current in the TFT (see, for example, Patent Document 1).

図10に、特許文献1に開示されている半導体装置700の模式的な断面図を示す。   FIG. 10 is a schematic cross-sectional view of a semiconductor device 700 disclosed in Patent Document 1.

半導体装置700は、ガラス基板702と、ガラス基板702に支持されたベースコート層704と、ベースコート層704上に設けられた半導体層710n、710pと、半導体層710n、710pを覆う絶縁層720と、絶縁層720を介して半導体層710n、710pと対向するゲート電極730n、730pとを備えている。半導体装置700にはNチャネル型薄膜トランジスタ(Thin Film Transistor:TFT)810、および、Pチャネル型TFT820が設けられている。また、ゲート電極730n、730pを覆う層間絶縁膜740が設けられており、層間絶縁膜740に形成されたコンタクトホールにソース電極830ns、830psおよびドレイン電極830nd、830pdが設けられている。   The semiconductor device 700 includes a glass substrate 702, a base coat layer 704 supported by the glass substrate 702, semiconductor layers 710n and 710p provided over the base coat layer 704, an insulating layer 720 covering the semiconductor layers 710n and 710p, Gate electrodes 730 n and 730 p facing the semiconductor layers 710 n and 710 p with the layer 720 interposed therebetween are provided. The semiconductor device 700 is provided with an N-channel thin film transistor (TFT) 810 and a P-channel TFT 820. Further, an interlayer insulating film 740 covering the gate electrodes 730n and 730p is provided, and source electrodes 830ns and 830ps and drain electrodes 830nd and 830pd are provided in contact holes formed in the interlayer insulating film 740.

Nチャネル型TFT810において、半導体層710nは、ソース領域710ns、チャネル領域710nc、ドレイン領域710nd、LDD(Lightly Doped Drain)領域710nLおよびゲッタリング領域710ngを有している。半導体層710nのうち、ソース領域710ns、ドレイン領域710nd、LDD領域710nLおよびゲッタリング領域710ngにはn型を付与するリンがドープされている。ゲッタリング領域710ngの不純物濃度はソース領域710nsおよびドレイン領域710ndよりも高く、LDD領域710nLの不純物濃度はソース領域710nsおよびドレイン領域710ndよりも低い。ゲッタリング領域710ngには、また、ホウ素もドープされている。   In the N-channel TFT 810, the semiconductor layer 710n includes a source region 710ns, a channel region 710nc, a drain region 710nd, an LDD (Lightly Doped Drain) region 710nL, and a gettering region 710ng. In the semiconductor layer 710n, the source region 710ns, the drain region 710nd, the LDD region 710nL, and the gettering region 710ng are doped with phosphorus imparting n-type conductivity. The impurity concentration of the gettering region 710ng is higher than that of the source region 710ns and the drain region 710nd, and the impurity concentration of the LDD region 710nL is lower than that of the source region 710ns and the drain region 710nd. The gettering region 710 ng is also doped with boron.

Pチャネル型TFT820において、半導体層710pは、ソース領域710ps、チャネル領域710pc、ドレイン領域710pdおよびゲッタリング領域710pgを有している。半導体層710pのうち、ソース領域710ps、ドレイン領域710pdおよびゲッタリング領域710pgにはホウ素がドープされている。ゲッタリング領域710pgには、また、リンもドープされている。   In the P-channel TFT 820, the semiconductor layer 710p includes a source region 710ps, a channel region 710pc, a drain region 710pd, and a gettering region 710pg. Of the semiconductor layer 710p, the source region 710ps, the drain region 710pd, and the gettering region 710pg are doped with boron. The gettering region 710pg is also doped with phosphorus.

以下、図11および図12を参照して、特許文献1に開示されている半導体装置700の製造方法を説明する。工程は、図11(a)〜図11(g)、図12(a)〜図12(e)の順番に進行する。   Hereinafter, a method for manufacturing the semiconductor device 700 disclosed in Patent Document 1 will be described with reference to FIGS. The process proceeds in the order of FIGS. 11 (a) to 11 (g) and FIGS. 12 (a) to 12 (e).

図11(a)に示すように、ガラス基板702上にベースコート層704を形成する。ベースコート層704は、酸化窒化ケイ素膜からなる第1下地膜706と、酸化ケイ素膜からなる第2下地膜708とを有している。その後、ベースコート層704上にa−Si膜710を形成し、a−Si膜710の表面に微量のニッケル712を添加する。   As shown in FIG. 11A, a base coat layer 704 is formed on a glass substrate 702. The base coat layer 704 includes a first base film 706 made of a silicon oxynitride film and a second base film 708 made of a silicon oxide film. Thereafter, an a-Si film 710 is formed on the base coat layer 704, and a small amount of nickel 712 is added to the surface of the a-Si film 710.

図11(b)に示すように、加熱処理を行い、a−Si膜710を結晶化して結晶質ケイ素膜710aを得る。この結晶化工程においてa−Si膜710に添加されたニッケル712は触媒として機能し、結晶化を促進する。   As shown in FIG. 11B, heat treatment is performed to crystallize the a-Si film 710 to obtain a crystalline silicon film 710a. In this crystallization process, nickel 712 added to the a-Si film 710 functions as a catalyst and promotes crystallization.

図11(c)に示すように、レーザー光Lを照射する。これにより、結晶性の向上した結晶質ケイ素膜710bが得られる。   As shown in FIG. 11C, the laser beam L is irradiated. Thereby, a crystalline silicon film 710b with improved crystallinity is obtained.

図11(d)に示すように、島状の結晶質ケイ素層710n、710pを形成する。結晶質ケイ素層710n、710pは、後にNチャネル型TFT810とPチャネル型TFT820の半導体層となる。   As shown in FIG. 11D, island-like crystalline silicon layers 710n and 710p are formed. The crystalline silicon layers 710n and 710p later become semiconductor layers of the N-channel TFT 810 and the P-channel TFT 820.

図11(e)に示すように、結晶質ケイ素層710n、710pを覆う絶縁層720を形成する。続いて、スパッタリング法によって高融点メタルからなる下導電膜GAおよび上導電膜GBを形成する。下導電膜GAは窒化タンタル(TaN)膜であり、上導電膜GBはタングステン(W)膜である。その後、上導電膜GB上にフォトレジスト層910n、910pを形成する。   As shown in FIG. 11E, an insulating layer 720 covering the crystalline silicon layers 710n and 710p is formed. Subsequently, a lower conductive film GA and an upper conductive film GB made of a refractory metal are formed by sputtering. The lower conductive film GA is a tantalum nitride (TaN) film, and the upper conductive film GB is a tungsten (W) film. Thereafter, photoresist layers 910n and 910p are formed on the upper conductive film GB.

次に、第1エッチング処理を行い、テーパー状の端部を有する上導電層GBn、GBpを形成する。続いて、第2エッチング処理を行い、下導電層GAn、GApを形成する。これにより、図11(f)に示すように、台形状の断面を有する上導電層GBn、GBpと、上導電層GBn、GBpの下部と略同じ幅を有する下導電層GAn、GApとが得られる。   Next, a first etching process is performed to form upper conductive layers GBn and GBp having tapered end portions. Subsequently, a second etching process is performed to form lower conductive layers GAn and GAp. As a result, as shown in FIG. 11F, upper conductive layers GBn and GBp having a trapezoidal cross section and lower conductive layers GAn and GAp having substantially the same width as the lower portions of the upper conductive layers GBn and GBp are obtained. It is done.

図11(g)に示すように、第3エッチング処理を行うことにより、上導電層GBn、GBpの一部を除去する。このエッチングにより、上導電層GBn、GBpのみが横方向に選択的に除去される。   As shown in FIG. 11G, a part of the upper conductive layers GBn and GBp is removed by performing the third etching process. By this etching, only the upper conductive layers GBn and GBp are selectively removed in the lateral direction.

図12(a)に示すように、フォトレジスト層910n、910pをアッシングし、その後、ゲート電極730nを覆うフォトレジスト層920を形成する。フォトレジスト層920は、半導体層710nの中央部と重なるが端部と重ならないように配置されている。   As shown in FIG. 12A, the photoresist layers 910n and 910p are ashed, and then a photoresist layer 920 covering the gate electrode 730n is formed. The photoresist layer 920 is disposed so as to overlap the central portion of the semiconductor layer 710n but not the end portion.

その後、イオンドーピング法によって、フォトレジスト層920および上導電層GBpをマスクとして、半導体層710n、710pにホウ素を注入する。ホウ素は、半導体層710nのうち、フォトレジスト層920と重ならない領域に絶縁層720を貫通して注入される。また、ホウ素は、半導体層710pのうち上導電層GBpと重ならない領域に、絶縁層720または絶縁層720および下導電層GApの両方を貫通して注入される。ホウ素の原子量はリンに比べて小さいため、貫通能力が高く、比較的低加速電圧でも、絶縁層720および下導電層GApの両方を貫通できる。   Thereafter, boron is implanted into the semiconductor layers 710n and 710p by ion doping using the photoresist layer 920 and the upper conductive layer GBp as a mask. Boron is implanted through the insulating layer 720 into a region of the semiconductor layer 710n that does not overlap with the photoresist layer 920. Boron is implanted through the insulating layer 720 or both the insulating layer 720 and the lower conductive layer GAp into a region of the semiconductor layer 710p that does not overlap with the upper conductive layer GBp. Since the atomic weight of boron is smaller than that of phosphorus, it has a high penetration capability and can penetrate both the insulating layer 720 and the lower conductive layer GAp even with a relatively low acceleration voltage.

図12(b)に示すように、下導電層GApの一部を除去する第4エッチング処理、および、絶縁層720の薄膜化を行う。第4エッチング処理では、上導電層GBpをマスクとして下導電層GApを選択的にエッチングする。これにより、上導電層GBpおよび下導電層GApの幅がほぼ等しくなり、ゲート電極730pは、ゲート電極730nと異なる形状となる。   As shown in FIG. 12B, a fourth etching process for removing a part of the lower conductive layer GAp and a thinning of the insulating layer 720 are performed. In the fourth etching process, the lower conductive layer GAp is selectively etched using the upper conductive layer GBp as a mask. As a result, the widths of the upper conductive layer GBp and the lower conductive layer GAp are substantially equal, and the gate electrode 730p has a different shape from the gate electrode 730n.

また、フォトレジスト層920および下導電層GApをマスクとして絶縁層720をエッチングすることによって、絶縁層720の薄膜化を行う。これにより、絶縁層720のうちフォトレジスト層920および下導電層GApと重ならない領域はフォトレジスト層920および下導電層GApと重なる領域よりも薄くなり、絶縁層720に厚さの異なる領域が形成される。エッチング後、フォトレジスト層920を除去する。   Further, the insulating layer 720 is thinned by etching the insulating layer 720 using the photoresist layer 920 and the lower conductive layer GAp as a mask. Accordingly, a region of the insulating layer 720 that does not overlap with the photoresist layer 920 and the lower conductive layer GAp is thinner than a region that overlaps with the photoresist layer 920 and the lower conductive layer GAp, and a region having a different thickness is formed in the insulating layer 720. Is done. After the etching, the photoresist layer 920 is removed.

なお、第4エッチング処理と、絶縁層720の薄膜化のためのエッチングとは、どちらを先に行ってもよい。また、これらの2つのエッチングと、フォトレジスト層920の除去を、同一のエッチング装置内で連続処理してもよい。さらには、これらの3工程のうち一部あるいは全部を、同一の工程として同時処理してもよい。また、同時処理する場合、例えば、絶縁層720の薄膜化工程とフォトレジスト層920の除去工程とを同時に行ってもよい。   Note that either the fourth etching treatment or the etching for thinning the insulating layer 720 may be performed first. Further, these two etchings and the removal of the photoresist layer 920 may be continuously performed in the same etching apparatus. Furthermore, some or all of these three steps may be simultaneously processed as the same step. In the case of simultaneous processing, for example, the step of thinning the insulating layer 720 and the step of removing the photoresist layer 920 may be performed simultaneously.

図12(c)に示すように、フォトレジスト層930を形成する。フォトレジスト層930は、ゲート電極730pを覆い、半導体層710pの中央部と重なり、端部と重ならないように配置されている。   As shown in FIG. 12C, a photoresist layer 930 is formed. The photoresist layer 930 covers the gate electrode 730p, and is disposed so as to overlap with the central portion of the semiconductor layer 710p and not with the end portion.

その後、イオンドーピング法によって、上導電層GBnおよびフォトレジスト層930をマスクとして半導体層710n、710pにリンを注入する。リンは、絶縁層720または絶縁層720および下導電層GAnの両方を貫通して、半導体層710n、710pのうち、上導電層GBnおよびフォトレジスト層930と重ならない領域に注入される。   Thereafter, phosphorus is implanted into the semiconductor layers 710n and 710p by ion doping using the upper conductive layer GBn and the photoresist layer 930 as a mask. Phosphorus penetrates both the insulating layer 720 or both the insulating layer 720 and the lower conductive layer GAn, and is implanted into a region of the semiconductor layers 710n and 710p that does not overlap with the upper conductive layer GBn and the photoresist layer 930.

具体的には、リンは、半導体層710pのうちフォトレジスト層930と重ならない端部に注入される。このように、半導体層710pにおいてリンが注入された領域がゲッタリング領域710pgとなる。なお、ゲッタリング領域710pgには、ホウ素もドープされている。また、半導体層710pにおいて、フォトレジスト層930と重なったため、ホウ素のみがドーピングされてリンがドーピングされなかった領域は、ソース領域710psおよびドレイン領域710pdとなる。なお、半導体層710pのうち、リンもホウ素もドーピングされていない領域がチャネル領域710pcとなる。   Specifically, phosphorus is implanted into an end portion of the semiconductor layer 710p that does not overlap with the photoresist layer 930. In this manner, the region into which phosphorus is implanted in the semiconductor layer 710p becomes the gettering region 710pg. Note that the gettering region 710 pg is also doped with boron. In addition, since the semiconductor layer 710p overlaps with the photoresist layer 930, regions doped only with boron and not doped with phosphorus become a source region 710ps and a drain region 710pd. Note that in the semiconductor layer 710p, a region in which neither phosphorus nor boron is doped becomes a channel region 710pc.

リンは、また、半導体層710nのうち上導電層GBnと重ならない領域に注入される。リンの濃度は、その領域と重なる下導電層GAnの存在に応じて異なる。半導体層710nのうち下導電層GAnと重なる領域のリン濃度は、半導体層710nのうち下導電層GAnと重ならない領域のリン濃度よりも低い。このように半導体層710nにおいて、半導体層710nのうち下導電層GAnと重なるが上導電層GBnと重ならない領域はLDD領域710nLとなる。   Phosphorus is also implanted into a region of the semiconductor layer 710n that does not overlap with the upper conductive layer GBn. The concentration of phosphorus varies depending on the presence of the lower conductive layer GAn overlapping the region. The phosphorus concentration in the region of the semiconductor layer 710n that overlaps with the lower conductive layer GAn is lower than the phosphorus concentration of the region of the semiconductor layer 710n that does not overlap with the lower conductive layer GAn. Thus, in the semiconductor layer 710n, a region of the semiconductor layer 710n that overlaps with the lower conductive layer GAn but does not overlap with the upper conductive layer GBn is an LDD region 710nL.

また、リンの濃度は、その領域上に存在する絶縁層720の厚さに応じて異なる。半導体層710nのうち絶縁層720の薄い領域の下部にある領域のリン濃度は絶縁層720の厚い領域の下部にある領域のリン濃度よりも高い。このように、半導体層710nのうち絶縁層720の薄い領域の下部にある領域はゲッタリング領域710ngとなり、絶縁層720の厚い領域の下部にある領域はソース領域710nsおよびドレイン領域710ndとなる。ゲート電極730nのうち下導電層GAnと重なってリンが注入されなかった領域はチャネル領域710ncとなる。なお、ゲッタリング領域710ng上の絶縁層720はソース領域710nsおよびドレイン領域710nd上の絶縁層720よりも薄いため、ゲッタリング領域710ngはより大きな衝撃エネルギーを受けている。また、ゲッタリング領域710ngはホウ素もドーピングされており、非晶質化している。   Further, the concentration of phosphorus differs depending on the thickness of the insulating layer 720 existing on the region. Of the semiconductor layer 710n, the phosphorus concentration in the region below the thin region of the insulating layer 720 is higher than the phosphorus concentration in the region below the thick region of the insulating layer 720. Thus, in the semiconductor layer 710n, a region below the thin region of the insulating layer 720 is a gettering region 710ng, and a region below the thick region of the insulating layer 720 is a source region 710ns and a drain region 710nd. A region of the gate electrode 730n that overlaps with the lower conductive layer GAn and is not implanted with phosphorus is a channel region 710nc. Note that since the insulating layer 720 on the gettering region 710 ng is thinner than the insulating layer 720 on the source region 710 ns and the drain region 710 nd, the gettering region 710 ng receives larger impact energy. Further, the gettering region 710 ng is also doped with boron and is made amorphous.

図12(d)に示すように、熱処理工程を行うことにより、触媒元素のゲッタリングを行う。ゲッタリング領域710ng、710pgには高濃度のリンがドーピングされており、ゲッタリング領域710ng、710pgにおけるニッケルの固溶度が高い。また、ゲッタリング領域710ng、710pgは非晶質化しており、結晶欠陥や不対結合手(ダングリングボンド)がニッケルの偏析サイトとして機能する。したがって、ゲッタリング領域710ng、710pgのゲッタリング効果は相乗的に増大している。このため、熱処理工程により、Nチャネル型TFTの半導体層710nにおいてチャネル領域710nc、LDD領域710nLおよびソース領域710nsおよびドレイン領域710ndに存在しているニッケルは、ゲッタリング領域710ngへと矢印で示される方向に移動する。同様に、Pチャネル型TFTの半導体層710pにおいて、ソース領域710ps、チャネル領域710pcおよびドレイン領域710pdに存在しているニッケルはゲッタリング領域710pgへと矢印で示される方向に移動する。   As shown in FIG. 12D, the catalyst element is gettered by performing a heat treatment step. The gettering regions 710 ng and 710 pg are doped with high concentration of phosphorus, and the solid solubility of nickel in the gettering regions 710 ng and 710 pg is high. The gettering regions 710 ng and 710 pg are amorphized, and crystal defects and dangling bonds (dangling bonds) function as nickel segregation sites. Therefore, the gettering effects of the gettering regions 710 ng and 710 pg are synergistically increased. For this reason, nickel existing in the channel region 710nc, the LDD region 710nL, the source region 710ns, and the drain region 710nd in the semiconductor layer 710n of the N-channel TFT by the heat treatment step is a direction indicated by an arrow toward the gettering region 710ng. Move to. Similarly, in the semiconductor layer 710p of the P-channel TFT, nickel existing in the source region 710ps, the channel region 710pc, and the drain region 710pd moves to the gettering region 710pg in the direction indicated by the arrow.

図12(e)に示すように、ゲート電極730n、730pを覆う層間絶縁膜740を形成する。層間絶縁膜740は、窒化ケイ素膜742と、酸化ケイ素膜744を有する2層構造である。次に、層間絶縁膜740にコンタクトホールを形成し、窒化チタンとアルミニウムの二層膜からなるソース電極830ns、830ps、およびドレイン電極830nd、830pdを形成する。
特開2005−251794号公報
As shown in FIG. 12E, an interlayer insulating film 740 covering the gate electrodes 730n and 730p is formed. The interlayer insulating film 740 has a two-layer structure including a silicon nitride film 742 and a silicon oxide film 744. Next, contact holes are formed in the interlayer insulating film 740 to form source electrodes 830 ns and 830 ps and drain electrodes 830 nd and 830 pd composed of a two-layer film of titanium nitride and aluminum.
JP 2005-251794 A

特許文献1に開示されている製造方法では、Pチャネル型TFTおよびNチャネル型TFTを形成するために、ゲート電極を形成するためのフォトレジスト層910n、910p、ホウ素の注入を防ぐためのフォトレジスト層920および、リンの注入を防ぐためのフォトレジスト層930を形成している。一般に、フォトレジスト層は、フォトリソグラフィ工程ごとに、フォトレジスト材料を堆積し、光透過領域および遮光領域を有するフォトマスクを用いて露光を行うことによって形成される。特許文献1に開示されている製造方法では、3つのフォトレジスト層を形成するために、少なくとも3回フォトリソグラフィ工程を行う必要があり、半導体装置を簡便に製造できない。   In the manufacturing method disclosed in Patent Document 1, photoresist layers 910n and 910p for forming gate electrodes and a photoresist for preventing boron implantation are used to form P-channel TFTs and N-channel TFTs. A layer 920 and a photoresist layer 930 for preventing phosphorus implantation are formed. In general, a photoresist layer is formed by depositing a photoresist material and performing exposure using a photomask having a light transmission region and a light shielding region for each photolithography process. In the manufacturing method disclosed in Patent Document 1, it is necessary to perform the photolithography process at least three times in order to form the three photoresist layers, and the semiconductor device cannot be easily manufactured.

また、特許文献1に開示されている製造方法では、絶縁層720の薄膜化を行うために、フォトレジスト層920を利用している。このため、Nチャネル型TFTのみを備える半導体装置を製造する場合でも、フォトレジスト層920を設けることが必要となり、半導体装置を簡便に製造できない。   In the manufacturing method disclosed in Patent Document 1, the photoresist layer 920 is used to reduce the thickness of the insulating layer 720. For this reason, even when a semiconductor device including only an N-channel TFT is manufactured, it is necessary to provide the photoresist layer 920, and the semiconductor device cannot be easily manufactured.

また、フォトレジスト層920の除去と絶縁膜720の薄膜化を同時に行う場合、絶縁膜720を十分に薄くできず、絶縁膜720の厚さの制御が困難である。このため、ゲッタリング領域720ng、720pg内のリンの濃度が不十分となり、十分なゲッタリングを行うことができず、TFT810、820におけるオフ電流が突発的に増大し、点欠陥が発生することがある。   Further, when the removal of the photoresist layer 920 and the thinning of the insulating film 720 are performed at the same time, the insulating film 720 cannot be made sufficiently thin, and it is difficult to control the thickness of the insulating film 720. For this reason, the concentration of phosphorus in the gettering regions 720 ng and 720 pg becomes insufficient, so that sufficient gettering cannot be performed, the off-current in the TFTs 810 and 820 increases suddenly, and point defects occur. is there.

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、その目的は、オフ電流の突発的な増大が抑制されるTFTを備えた半導体装置の簡便な製造方法を提供することである。   The present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide a simple manufacturing method of a semiconductor device including a TFT in which an unexpected increase in off current is suppressed.

本発明による半導体装置の製造方法は、Nチャネル型薄膜トランジスタを備える半導体装置の製造方法であって、結晶化を促進するための触媒元素を含有する半導体層を用意する工程と、前記半導体層の結晶化を行う工程と、前記半導体層を覆う絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層の上に導電層を形成する工程と、前記絶縁層に、第1領域と、前記第1領域よりも薄い第2領域とを形成する工程と、前記絶縁層を介して前記半導体層に周期表第5族Bに属する不純物元素を注入することにより、前記絶縁層の第1領域と第2領域とに対応して、前記半導体層に、ソース領域またはドレイン領域とゲッタリング領域とを形成する工程であって、前記半導体層のゲッタリング領域内の不純物元素濃度を前記半導体層のソース領域またはドレイン領域内の不純物元素濃度よりも高くする工程と、前記ゲッタリング領域に前記半導体層内の触媒元素を移動させる工程とを包含し、前記導電層を形成する工程の後で、かつ、前記絶縁層に第1領域と第2領域とを形成する工程の前に、前記導電層の一部を覆うフォトレジスト層であって、前記半導体層のソース領域またはドレイン領域となる部分と重なり、前記半導体層のゲッタリング領域となる部分と重ならないフォトレジスト層を形成する工程と、前記導電層のうち前記フォトレジスト層に覆われていない部分を薄くすることにより、前記導電層に、第1領域と、前記第1領域よりも薄い第2領域を形成する工程と、前記フォトレジスト層の一部を除去して前記フォトレジスト層の残りの部分を除去しないように前記フォトレジスト層を部分的にアッシングする工程と、前記フォトレジスト層の除去しなかった部分をマスクとして用いて前記導電層をエッチングすることにより、前記Nチャネル型薄膜トランジスタのゲート電極を形成する工程とをさらに包含し、前記絶縁層の第1および第2領域は、前記導電層の第1および第2領域に対応して形成される。   A method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device including an N-channel thin film transistor, the step of preparing a semiconductor layer containing a catalytic element for promoting crystallization, and the crystal of the semiconductor layer A step of forming an insulating layer, a step of forming an insulating layer covering the semiconductor layer, a step of forming a conductive layer on the insulating layer, a first region in the insulating layer, and thinner than the first region A step of forming a second region, and implanting an impurity element belonging to Group B of the periodic table into the semiconductor layer through the insulating layer, thereby corresponding to the first region and the second region of the insulating layer And forming a source region or a drain region and a gettering region in the semiconductor layer, wherein the impurity element concentration in the gettering region of the semiconductor layer is changed to the source region or drain of the semiconductor layer. Including a step of increasing the impurity element concentration in the region and a step of moving the catalyst element in the semiconductor layer to the gettering region, and after the step of forming the conductive layer and in the insulating layer Before the step of forming the first region and the second region, a photoresist layer covering a part of the conductive layer, which overlaps with a portion to be a source region or a drain region of the semiconductor layer, Forming a photoresist layer that does not overlap with a portion to be a gettering region, and thinning a portion of the conductive layer that is not covered with the photoresist layer, thereby forming a first region in the conductive layer; and Forming a second region thinner than the first region, and removing the photoresist layer so as not to remove a portion of the photoresist layer and remove the remaining portion of the photoresist layer. A step of partially ashing, and a step of forming the gate electrode of the N-channel type thin film transistor by etching the conductive layer using a portion of the photoresist layer that has not been removed as a mask. The first and second regions of the insulating layer are formed corresponding to the first and second regions of the conductive layer.

ある実施形態において、前記フォトレジスト層に、第1領域と、前記第1領域よりも薄い第2領域とを形成する工程をさらに包含し、前記フォトレジスト層を部分的にアッシングする工程において、前記フォトレジスト層の前記第2領域に対応する部分を除去し、前記フォトレジスト層の第1領域に対応する部分の一部を除去しない。   In one embodiment, the method further includes forming a first region and a second region thinner than the first region in the photoresist layer, and partially ashing the photoresist layer. A portion corresponding to the second region of the photoresist layer is removed, and a part of the portion corresponding to the first region of the photoresist layer is not removed.

ある実施形態において、前記フォトレジスト層に第1、第2領域を形成する工程は、光透過率の異なる3つの領域を有するハーフトーンマスクを用いる工程を含む。   In one embodiment, forming the first and second regions in the photoresist layer includes using a halftone mask having three regions having different light transmittances.

ある実施形態において、前記半導体装置はPチャネル型薄膜トランジスタをさらに備えており、前記結晶化の行われた半導体層において、前記Nチャネル型薄膜トランジスタのための半導体層から前記Pチャネル型薄膜トランジスタのための半導体層を分離する工程と、前記フォトレジスト層を前記Nチャネル型薄膜トランジスタのための半導体層の前記ゲッタリング領域と重ならないように配置し、周期表第3族Bに属する不純物元素を注入する工程とを包含する。   In one embodiment, the semiconductor device further includes a P-channel thin film transistor, and the semiconductor layer for the P-channel thin film transistor is changed from the semiconductor layer for the N-channel thin film transistor in the crystallized semiconductor layer. Separating the layers, placing the photoresist layer so as not to overlap the gettering region of the semiconductor layer for the N-channel thin film transistor, and implanting an impurity element belonging to Group B of the periodic table; Is included.

本発明によれば、オフ電流の突発的な増大が抑制されるTFTを備えた半導体装置を簡便に製造することができる。   According to the present invention, it is possible to easily manufacture a semiconductor device including a TFT in which an unexpected increase in off current is suppressed.

以下、図面を参照して、本発明による半導体装置およびその製造方法の実施形態を説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。   Hereinafter, embodiments of a semiconductor device and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, this invention is not limited to the following embodiment.

(実施形態1)
以下、本発明による半導体装置およびその製造方法の第1実施形態を説明する。
(Embodiment 1)
Hereinafter, a semiconductor device and a manufacturing method thereof according to a first embodiment of the present invention will be described.

図1に、本実施形態の半導体装置100の模式的な断面図を示す。半導体装置100は、絶縁基板102と、絶縁基板102に支持されたベースコート層104と、ベースコート層104上に設けられた半導体層110と、半導体層110を覆う絶縁層120と、絶縁層120を介して半導体層110と対向する導電層130とを備えている。半導体装置100にはNチャネル型薄膜トランジスタ200が設けられている。導電層130は、TFT200のゲート電極として機能し、ゲート電極130と半導体層110との間に位置する絶縁層120はゲート絶縁膜として機能する。なお、図1には、TFT200のソース電極およびドレイン電極を図示していない。   FIG. 1 shows a schematic cross-sectional view of a semiconductor device 100 of the present embodiment. The semiconductor device 100 includes an insulating substrate 102, a base coat layer 104 supported by the insulating substrate 102, a semiconductor layer 110 provided on the base coat layer 104, an insulating layer 120 covering the semiconductor layer 110, and the insulating layer 120. The semiconductor layer 110 and the conductive layer 130 facing each other are provided. The semiconductor device 100 is provided with an N-channel thin film transistor 200. The conductive layer 130 functions as a gate electrode of the TFT 200, and the insulating layer 120 located between the gate electrode 130 and the semiconductor layer 110 functions as a gate insulating film. In FIG. 1, the source electrode and the drain electrode of the TFT 200 are not shown.

半導体層110は、ソース領域110s、チャネル領域110c、ドレイン領域110dおよびゲッタリング領域110gを有している。ソース領域110s、ドレイン領域110d、および、ゲッタリング領域110gにはn型を付与する周期表第5族Bに属する不純物元素(例えば、リン)がドープされている。ソース領域110sおよびドレイン領域110dのリン元素濃度は、例えば5〜8×1014atoms/cm3であり、ゲッタリング領域110gのリン元素濃度は、例えば8×1014〜1.2×1015atoms/cm3である。このように、ゲッタリング領域110gのリン元素濃度はソース領域110sおよびドレイン領域110dよりも高い。 The semiconductor layer 110 includes a source region 110s, a channel region 110c, a drain region 110d, and a gettering region 110g. The source region 110s, the drain region 110d, and the gettering region 110g are doped with an impurity element (eg, phosphorus) belonging to Group B of the periodic table that imparts n-type conductivity. The phosphorus element concentration in the source region 110s and the drain region 110d is, for example, 5 to 8 × 10 14 atoms / cm 3 , and the phosphorus element concentration in the gettering region 110g is, for example, 8 × 10 14 to 1.2 × 10 15 atoms. / Cm 3 . Thus, the phosphorus element concentration in the gettering region 110g is higher than that in the source region 110s and the drain region 110d.

この半導体層110はCGS法で作製されており、半導体層110は触媒元素としてニッケルを含有している。ソース領域110s、チャネル領域110cおよびドレイン領域110dの触媒素濃度は、例えば1〜3×1016atoms/cm3であり、ゲッタリング領域110gの触媒元素濃度は、例えば1×1019〜1×1020atoms/cm3である。このように、チャネル領域110c内の触媒元素濃度は低く、これにより、TFT200におけるオフ電流の突発的な増大が抑制されている。 The semiconductor layer 110 is manufactured by a CGS method, and the semiconductor layer 110 contains nickel as a catalyst element. The catalyst element concentration of the source region 110s, the channel region 110c, and the drain region 110d is, for example, 1 to 3 × 10 16 atoms / cm 3 , and the catalyst element concentration of the gettering region 110g is, for example, 1 × 10 19 to 1 × 10. 20 atoms / cm 3 . As described above, the concentration of the catalytic element in the channel region 110c is low, thereby suppressing an unexpected increase in off-current in the TFT 200.

絶縁層120には厚さの異なる領域が設けられている。以下の説明において、より厚い領域を厚領域(第1領域)120Hと呼び、より薄い領域を薄領域(第2領域)120Lと呼ぶ。絶縁層120において厚領域120Hの厚さは、例えば70〜100nmであり、薄領域120Lの厚さは、例えば30〜50nmである。なお、絶縁層120の薄領域120Lは厚領域120Hよりも薄ければよく、薄領域120Lは完全に除去されていてもよい(すなわち、薄領域(第2領域)120Lの厚さがほぼゼロであってもよい)。半導体装置100において、半導体層110のソース領域110s、チャネル領域110cおよびドレイン領域110dは絶縁層120の厚領域120Hと対応しており、半導体層110のゲッタリング領域110gは絶縁層120の薄領域120Lと対応している。   The insulating layer 120 is provided with regions having different thicknesses. In the following description, a thicker region is referred to as a thick region (first region) 120H, and a thinner region is referred to as a thin region (second region) 120L. In the insulating layer 120, the thickness of the thick region 120H is, for example, 70 to 100 nm, and the thickness of the thin region 120L is, for example, 30 to 50 nm. The thin region 120L of the insulating layer 120 only needs to be thinner than the thick region 120H, and the thin region 120L may be completely removed (that is, the thickness of the thin region (second region) 120L is substantially zero. May be). In the semiconductor device 100, the source region 110s, the channel region 110c, and the drain region 110d of the semiconductor layer 110 correspond to the thick region 120H of the insulating layer 120, and the gettering region 110g of the semiconductor layer 110 corresponds to the thin region 120L of the insulating layer 120. It corresponds to.

以下、図2および図3を参照して、半導体装置100の製造方法を説明する。   Hereinafter, a method of manufacturing the semiconductor device 100 will be described with reference to FIGS.

図2(a)に示すように、絶縁基板102上にベースコート層104を形成する。絶縁基板102は、例えばガラス基板である。また、ベースコート層104は、絶縁材料から形成されており、2層構造であってもよい。その後、ベースコート層104上に非晶質半導体層Saを形成する。非晶質半導体層Saは、例えば、非晶質ケイ素層である。その後、非晶質半導体層Saの表面に微量の触媒元素112を添加する。触媒元素112は、例えば、ニッケルであり、添加量は1×1015〜1×1016atoms/cm2である。 As shown in FIG. 2A, a base coat layer 104 is formed on the insulating substrate 102. The insulating substrate 102 is a glass substrate, for example. The base coat layer 104 is made of an insulating material and may have a two-layer structure. Thereafter, an amorphous semiconductor layer Sa is formed on the base coat layer 104. The amorphous semiconductor layer Sa is, for example, an amorphous silicon layer. Thereafter, a trace amount of the catalyst element 112 is added to the surface of the amorphous semiconductor layer Sa. The catalyst element 112 is, for example, nickel, and the addition amount is 1 × 10 15 to 1 × 10 16 atoms / cm 2 .

図2(b)に示すように、加熱処理を行い、非晶質半導体層Saを結晶化させて、結晶質半導体層Sbを形成する。非晶質半導体層Saに触媒としてニッケル112を添加していたため、この結晶化工程において結晶化が促進される。   As shown in FIG. 2B, heat treatment is performed to crystallize the amorphous semiconductor layer Sa to form a crystalline semiconductor layer Sb. Since nickel 112 is added as a catalyst to the amorphous semiconductor layer Sa, crystallization is promoted in this crystallization step.

図2(c)に示すように、レーザー光Lを照射する。これにより、結晶質半導体層Sbの結晶性が向上する。   As shown in FIG. 2C, the laser beam L is irradiated. Thereby, the crystallinity of the crystalline semiconductor layer Sb is improved.

その後、結晶質半導体層Sbの不要な部分を除去し、図2(d)に示すように、島状の半導体層110を形成する。ここで、半導体層110の全面に、しきい値電圧を制御する目的で、p型を付与する不純物元素(Bなど)を低濃度に添加してもよい。   Thereafter, unnecessary portions of the crystalline semiconductor layer Sb are removed, and an island-shaped semiconductor layer 110 is formed as shown in FIG. Here, for the purpose of controlling the threshold voltage, an impurity element imparting p-type conductivity (such as B) may be added to the entire surface of the semiconductor layer 110 at a low concentration.

図2(e)に示すように、半導体層110を覆う絶縁層120を堆積する。絶縁層120は、例えば、SiO2から形成されており、その厚さは70〜100nmである。次に、スパッタリング法によって導電層Gを堆積する。導電層Gは、例えば、2層構造であってもよい。導電層Gは、例えば、厚さ300〜400nmのタングステン(W)および厚さ20〜60nmのTaNの積層構造である。 As shown in FIG. 2E, an insulating layer 120 covering the semiconductor layer 110 is deposited. The insulating layer 120 is made of, for example, SiO 2 and has a thickness of 70 to 100 nm. Next, the conductive layer G is deposited by sputtering. For example, the conductive layer G may have a two-layer structure. The conductive layer G has, for example, a laminated structure of tungsten (W) having a thickness of 300 to 400 nm and TaN having a thickness of 20 to 60 nm.

図2(f)に示すように、フォトレジスト層Pを堆積する。ここで、フォトレジスト層Pはポジ型である。その後、フォトレジスト層Pに対してハーフトーンマスクHMをアライメントして露光を行う。ハーフトーンマスクHMは、光透過率の異なる3つの領域MA、MBおよびMCを有している。露光は、365nm(i線)および/または405nm/436nm(g−h線)の波長の光を用いて行われる。ハーフトーンマスクHMの領域は、半導体層110の延びている方向に沿って領域MC、MB、MA、MBおよびMCの順番に配置されている。ハーフトーンマスクHMの領域MCの光透過率は領域MA、MBよりも高く、また、領域MBの光透過率は領域MAよりも高い。例えば、領域MAは遮光膜から形成されており、領域MBは半透過膜から形成されている。領域MBの光透過率は、例えば30〜70%である。この露光により、フォトレジスト層PのうちハーフトーンマスクHMの領域MAに対応する部分はほとんど変化しない一方、領域MCに対応する部分は大きく変化する。   As shown in FIG. 2F, a photoresist layer P is deposited. Here, the photoresist layer P is a positive type. Thereafter, exposure is performed by aligning the halftone mask HM with respect to the photoresist layer P. The halftone mask HM has three regions MA, MB, and MC having different light transmittances. The exposure is performed using light having a wavelength of 365 nm (i-line) and / or 405 nm / 436 nm (g-h line). The regions of the halftone mask HM are arranged in the order of the regions MC, MB, MA, MB, and MC along the direction in which the semiconductor layer 110 extends. The light transmittance of the region MC of the halftone mask HM is higher than that of the regions MA and MB, and the light transmittance of the region MB is higher than that of the region MA. For example, the region MA is formed from a light shielding film, and the region MB is formed from a semi-transmissive film. The light transmittance of the region MB is, for example, 30 to 70%. By this exposure, the portion corresponding to the region MA of the halftone mask HM in the photoresist layer P hardly changes, while the portion corresponding to the region MC changes greatly.

図2(g)に示すように、現像により、フォトレジスト層PのうちハーフトーンマスクHMの領域MCに対応する部分を除去する。ハーフトーンマスクHMの領域MA、MBに対応する部分が残存する。これは、露光に起因するフォトレジスト層Pの変化により、現像液に対する溶解度が増大したためである。ただし、領域MBの光透過率は領域MAよりも高かったため、フォトレジスト層PのうちハーフトーンマスクHMの領域MBに対応する部分PBは、ハーフトーンマスクHMの領域MAに対応する部分PAよりも薄い。このように、現像により、フォトレジスト層Pに、厚領域(第1領域)PAおよび薄領域(第2領域)PBが形成される。例えば、フォトレジスト層Pの厚領域PAの厚さは1.0〜2.0μmであり、薄領域PBの厚さは0.1〜1.0μmである。なお、図2(g)に示すように、半導体層110の延びている方向にみるとフォトレジスト層Pの幅は半導体層110よりも短く、フォトレジスト層Pは半導体層110の中央部と重なるが半導体層110の端部と重ならないように配置されている。   As shown in FIG. 2G, the portion corresponding to the region MC of the halftone mask HM in the photoresist layer P is removed by development. The portions corresponding to the areas MA and MB of the halftone mask HM remain. This is because the solubility in the developer increased due to the change in the photoresist layer P caused by exposure. However, since the light transmittance of the region MB is higher than that of the region MA, the portion PB corresponding to the region MB of the halftone mask HM in the photoresist layer P is more than the portion PA corresponding to the region MA of the halftone mask HM. thin. In this way, a thick region (first region) PA and a thin region (second region) PB are formed in the photoresist layer P by development. For example, the thickness of the thick region PA of the photoresist layer P is 1.0 to 2.0 μm, and the thickness of the thin region PB is 0.1 to 1.0 μm. As shown in FIG. 2G, the width of the photoresist layer P is shorter than that of the semiconductor layer 110 when viewed in the extending direction of the semiconductor layer 110, and the photoresist layer P overlaps with the central portion of the semiconductor layer 110. Are arranged so as not to overlap with the end portion of the semiconductor layer 110.

図3(a)に示すように、導電層Gのうちフォトレジスト層Pに覆われていない部分をエッチングする。エッチングは、例えば、CF4/O2ガスの雰囲気下で50秒行われる。これにより、導電層Gにフォトレジスト層Pの有無に対応して厚さの異なる領域が形成される。以下の説明において、導電層Gの厚い領域を厚領域(第1領域)GHと呼び、薄い領域を薄領域(第2領域)GLと呼ぶ。厚領域GHの厚さは、例えば、300〜400nmであり、薄領域GLの厚さは、例えば、200〜300nmである。この薄領域GLおよび半導体層110の重なる部分は半導体層110のゲッタリング領域110gと対応する。また、導電層Gの薄領域GLは厚領域GHよりも薄ければよく、薄領域GLは完全に除去されていてもよい(すなわち、薄領域(第2領域)GLの厚さがほぼゼロであってもよい)。 As shown in FIG. 3A, a portion of the conductive layer G that is not covered with the photoresist layer P is etched. Etching is performed, for example, in an atmosphere of CF 4 / O 2 gas for 50 seconds. Thereby, regions having different thicknesses corresponding to the presence or absence of the photoresist layer P are formed in the conductive layer G. In the following description, the thick region of the conductive layer G is called a thick region (first region) GH, and the thin region is called a thin region (second region) GL. The thickness of the thick region GH is, for example, 300 to 400 nm, and the thickness of the thin region GL is, for example, 200 to 300 nm. The overlapping portion of the thin region GL and the semiconductor layer 110 corresponds to the gettering region 110 g of the semiconductor layer 110. The thin region GL of the conductive layer G only needs to be thinner than the thick region GH, and the thin region GL may be completely removed (that is, the thickness of the thin region (second region) GL is substantially zero). May be).

図3(b)に示すように、フォトレジスト層Pを部分的にアッシングする。アッシングはO2ガス雰囲気下で50秒行われる。フォトレジスト層Pが等方的に除去されることにより、フォトレジスト層Pの薄領域PBに対応する部分が除去され、厚領域PAに対応する部分のみが残り、フォトレジスト層PA’が形成される。 As shown in FIG. 3B, the photoresist layer P is partially ashed. Ashing is performed in an O 2 gas atmosphere for 50 seconds. By isotropically removing the photoresist layer P, a portion corresponding to the thin region PB of the photoresist layer P is removed, and only a portion corresponding to the thick region PA remains, and a photoresist layer PA ′ is formed. The

図3(c)に示すように、エッチング処理を行い、これにより、フォトレジスト層PA’に覆われていない導電層Gを除去して導電層130を形成するとともに絶縁層120の一部を除去して絶縁層120に厚領域(第1領域)120Hおよび薄領域(第2領域)120Lを形成する。エッチングは、例えば、CF4/O2ガス雰囲気下で150秒行われる。このエッチングにおいて導電層Gのエッチング速度は約2〜3nm/秒であり、絶縁層120のエッチング速度は約0.2〜0.5nm/秒である。絶縁層120の厚領域120Hおよび薄領域120Lは、エッチング処理を行う前の導電層Gの厚領域GHおよび薄領域GLと対応している。厚領域120Hの厚さは、例えば、70〜100nmであり、薄領域120Lの厚さは、例えば、30〜50nmである。なお、絶縁層120の厚さ(パターン)は、走査型電子顕微鏡(Scanning Electron Microscope:SEM)を用いて測定できる。 As shown in FIG. 3C, an etching process is performed, whereby the conductive layer G not covered with the photoresist layer PA ′ is removed to form the conductive layer 130 and a part of the insulating layer 120 is removed. Thus, a thick region (first region) 120H and a thin region (second region) 120L are formed in the insulating layer 120. Etching is performed, for example, in a CF 4 / O 2 gas atmosphere for 150 seconds. In this etching, the etching rate of the conductive layer G is about 2 to 3 nm / second, and the etching rate of the insulating layer 120 is about 0.2 to 0.5 nm / second. The thick region 120H and the thin region 120L of the insulating layer 120 correspond to the thick region GH and the thin region GL of the conductive layer G before performing the etching process. The thickness of the thick region 120H is, for example, 70 to 100 nm, and the thickness of the thin region 120L is, for example, 30 to 50 nm. Note that the thickness (pattern) of the insulating layer 120 can be measured using a scanning electron microscope (SEM).

図3(d)に示すようにフォトレジスト層PA’をアッシングする。これにより、導電層130が露出される。なお、導電層130はTFT200のゲート電極として機能する。   As shown in FIG. 3D, the photoresist layer PA 'is ashed. As a result, the conductive layer 130 is exposed. Note that the conductive layer 130 functions as a gate electrode of the TFT 200.

図3(e)に示すように、半導体層110にリンをドープする。リンのドープは、例えば、イオンドーピング法で行われ、ドーピングガスとして、例えば、ホスフィンが用いられる。リンは、半導体層110のうちゲート電極130と重ならない部分に絶縁層120を介してドープされる。絶縁層120の厚さに応じて半導体層110内のリン濃度は異なる。半導体層110のうち絶縁層120の薄領域120Lの下部にある領域のリン濃度は厚領域120Hの下部にある領域のリン濃度よりも高い。このように、半導体層110のうち絶縁層120の薄領域120Lの下部にある領域はゲッタリング領域110gとなり、絶縁層120の厚領域120Hの下部にある領域はソース領域110sおよびドレイン領域110dとなる。ゲッタリング領域110gのリン濃度は、例えば8×1014〜1.2×1015atoms/cm3であり、ソース領域110sおよびドレイン領域110dのリン濃度は例えば5〜8×1014atoms/cm3である。半導体層110内のリン濃度は、例えば、走査型容量顕微鏡(Scanning Capacitance Microscopy:SCM)を用いて測定できる。 As shown in FIG. 3E, the semiconductor layer 110 is doped with phosphorus. Phosphorus doping is performed by, for example, an ion doping method, and phosphine is used as a doping gas, for example. Phosphorus is doped through the insulating layer 120 in a portion of the semiconductor layer 110 that does not overlap with the gate electrode 130. The phosphorus concentration in the semiconductor layer 110 varies depending on the thickness of the insulating layer 120. Of the semiconductor layer 110, the phosphorus concentration in the region below the thin region 120L of the insulating layer 120 is higher than the phosphorus concentration in the region below the thick region 120H. As described above, the region below the thin region 120L of the insulating layer 120 in the semiconductor layer 110 becomes the gettering region 110g, and the region below the thick region 120H of the insulating layer 120 becomes the source region 110s and the drain region 110d. . The phosphorus concentration in the gettering region 110g is, for example, 8 × 10 14 to 1.2 × 10 15 atoms / cm 3 , and the phosphorus concentration in the source region 110s and the drain region 110d is, for example, 5 to 8 × 10 14 atoms / cm 3. It is. The phosphorus concentration in the semiconductor layer 110 can be measured using, for example, a scanning capacitance microscope (SCM).

また、ゲッタリング領域110gに対応する薄領域120Lは薄いため、ソース領域110sおよびドレイン領域110dと比較して、ゲッタリング領域110gには相対的に高い加速電圧でリンイオンが注入される。このため、ゲッタリング領域110gの受ける衝撃エネルギーが大きく、結晶性がより崩れた状態となる。これに対して、ソース領域110sおよびドレイン領域110dには、リンイオンは、比較的厚い厚領域120Hを介して注入されるため、注入時におけるイオンの衝撃エネルギーが緩和され、良好な結晶状態が維持される。   Further, since the thin region 120L corresponding to the gettering region 110g is thin, phosphorus ions are implanted into the gettering region 110g with a relatively high acceleration voltage as compared with the source region 110s and the drain region 110d. For this reason, the impact energy received by the gettering region 110g is large, and the crystallinity is further broken. On the other hand, since phosphorus ions are implanted into the source region 110s and the drain region 110d through the relatively thick region 120H, the impact energy of the ions at the time of implantation is relaxed, and a good crystal state is maintained. The

図3(f)に示すように、不活性雰囲気下(例えば窒素雰囲気下)において熱処理を行う。熱処理工程において、半導体層110のチャネル領域110c、ソース領域110sおよびドレイン領域110dに存在しているニッケルは、チャネル領域110cからソース領域110sおよびドレイン領域110d、そしてゲッタリング領域110gへと、矢印で示される方向に移動する。   As shown in FIG. 3F, heat treatment is performed in an inert atmosphere (for example, in a nitrogen atmosphere). In the heat treatment step, nickel existing in the channel region 110c, the source region 110s, and the drain region 110d of the semiconductor layer 110 is indicated by arrows from the channel region 110c to the source region 110s, the drain region 110d, and the gettering region 110g. Move in the direction

なお、厳密には、ソース領域110sおよびドレイン領域110dもリンを含有しているため、ソース領域110sおよびドレイン領域110dもゲッタリング効果を有している。しかしながら、ゲッタリング領域110gはソース領域110sおよびドレイン領域110dよりも多くのリンを含有しており、触媒元素(ニッケル)のゲッタリング領域110gに対する固溶度はソース領域110sおよびドレイン領域110dに対する固溶度よりも高い。また、ゲッタリング領域110gは、その上に位置する薄領域120Lが薄く、ドーピング時に受ける衝撃エネルギーが大きいため、ゲッタリング領域110gは非晶質化し、結晶欠陥や不対結合手(ダングリングボンド)が増大する。ゲッタリング領域110gにおけるニッケルの自由エネルギーが低下しており、その結果、ゲッタリング領域110gはニッケルの偏析サイトとして機能する。このため、ゲッタリング領域110gのゲッタリング効果はソース領域110sおよびドレイン領域110dよりも高く、半導体層110内の触媒元素はゲッタリング領域110gにゲッタリングされる。ゲッタリング処理後、ゲッタリング領域110gの触媒元素濃度は1〜3×1019atoms/cm3以上となり、半導体層110のチャネル領域の触媒元素濃度は1〜3×1016atoms/cm3以下となる。 Strictly speaking, since the source region 110s and the drain region 110d also contain phosphorus, the source region 110s and the drain region 110d also have a gettering effect. However, the gettering region 110g contains more phosphorus than the source region 110s and the drain region 110d, and the solid solubility of the catalytic element (nickel) in the gettering region 110g is a solid solution in the source region 110s and the drain region 110d. Higher than degree. In addition, the gettering region 110g is thin in the thin region 120L positioned thereon and has a large impact energy upon doping. Therefore, the gettering region 110g becomes amorphous, causing crystal defects and dangling bonds (dangling bonds). Will increase. The free energy of nickel in the gettering region 110g is lowered, and as a result, the gettering region 110g functions as a nickel segregation site. Therefore, the gettering effect of the gettering region 110g is higher than that of the source region 110s and the drain region 110d, and the catalytic element in the semiconductor layer 110 is gettered to the gettering region 110g. After the gettering treatment, the catalyst element concentration in the gettering region 110g is 1 to 3 × 10 19 atoms / cm 3 or more, and the catalyst element concentration in the channel region of the semiconductor layer 110 is 1 to 3 × 10 16 atoms / cm 3 or less. Become.

図3(g)に示すように、Nチャネル型TFT200を備える半導体装置100が作製される。チャネル領域110c内の触媒元素濃度は低減されているので、Nチャネル型TFT200においてオフ電流の突発的な増大が抑制される。なお、必要に応じて、絶縁層120およびゲート電極130を覆う層間絶縁膜を形成してもよい。また、必要に応じて、半導体層110にLDD領域を形成してもよい。また、ゲッタリング工程後、必要に応じてゲッタリング領域110gを除去してもよい。   As shown in FIG. 3G, the semiconductor device 100 including the N-channel TFT 200 is manufactured. Since the concentration of the catalytic element in the channel region 110c is reduced, a sudden increase in off-current in the N-channel TFT 200 is suppressed. Note that an interlayer insulating film that covers the insulating layer 120 and the gate electrode 130 may be formed as needed. Further, an LDD region may be formed in the semiconductor layer 110 as necessary. Further, after the gettering step, the gettering region 110g may be removed as necessary.

なお、本実施形態の製造方法では、フォトレジスト層Pはゲート電極130の形成だけでなく、絶縁膜120における厚領域120Hおよび薄領域120Lの形成に用いられている。このため、フォトリソグラフィ工程の回数を低減することができる。また、フォトリソグラフィ工程の回数を低減できるため、フォトリソグラフィ工程に関連するパーティクルに起因する不良を抑制して、歩留まりを向上させることができる。   In the manufacturing method of this embodiment, the photoresist layer P is used not only for forming the gate electrode 130 but also for forming the thick region 120H and the thin region 120L in the insulating film 120. For this reason, the number of photolithography processes can be reduced. In addition, since the number of photolithography processes can be reduced, defects due to particles related to the photolithography process can be suppressed and yield can be improved.

なお、上述した説明では、触媒元素としてニッケルを例示したが、本発明はこれに限定されない。触媒元素として、Ni、Co、Sn、Pb、Pd、Fe、Cuから選ばれた一種または複数種の元素を用いてもよい。   In the above description, nickel is exemplified as the catalyst element, but the present invention is not limited to this. As the catalytic element, one or more elements selected from Ni, Co, Sn, Pb, Pd, Fe, and Cu may be used.

なお、上述した説明では、周期表第5族Bに属する不純物としてリンを例示したが、本発明はこれに限定されない。不純物は、周期表第5族Bに属する他の元素を用いてもよく、周期表第5族Bに属する複数種の元素を用いてもよい。   In the above description, phosphorus is exemplified as the impurity belonging to Group B of the periodic table, but the present invention is not limited to this. As the impurities, other elements belonging to Group B of the periodic table B may be used, or a plurality of elements belonging to Group B of the periodic table may be used.

また、上述した説明では、厚さの異なる領域を有するフォトレジスト層Pを設けて、フォトレジスト層Pを部分的にアッシングしてゲート電極130のマスクを形成したが、本発明はこれに限定されない。厚さの等しいフォトレジスト層Pを異方的にアッシングしてゲート電極130のマスクを形成してもよい。   In the above description, the photoresist layer P having regions with different thicknesses is provided and the photoresist layer P is partially ashed to form the mask of the gate electrode 130. However, the present invention is not limited to this. . The mask of the gate electrode 130 may be formed by anisotropically ashing the photoresist layer P having the same thickness.

また、図3(a)に示した絶縁層120の薄膜化を行った後、周期表第3族Bに属する不純物元素(例えば、ホウ素)を注入してもよい。これにより、半導体層110のうちゲッタリング領域110gとなる領域はさらに非晶質化し、ゲッタリング効果をさらに増大させることができる。   Further, after the insulating layer 120 shown in FIG. 3A is thinned, an impurity element belonging to Group B of the periodic table (for example, boron) may be implanted. Thereby, the region to be the gettering region 110g in the semiconductor layer 110 is further amorphized, and the gettering effect can be further increased.

(実施形態2)
以下、本発明による半導体装置の第2実施形態を説明する。
(Embodiment 2)
Hereinafter, a second embodiment of the semiconductor device according to the present invention will be described.

図4に、本実施形態の半導体装置100を備えるアクティブマトリクス基板300の模式図を示す。図4(a)は、アクティブマトリクス基板300の模式的な平面図であり、図4(b)は、図4(a)のA−A’線に沿った模式的な断面図である。   FIG. 4 is a schematic diagram of an active matrix substrate 300 including the semiconductor device 100 of the present embodiment. 4A is a schematic plan view of the active matrix substrate 300, and FIG. 4B is a schematic cross-sectional view taken along the line A-A 'of FIG. 4A.

図4に示すように、アクティブマトリクス基板300は、第1薄膜トランジスタ(TFT)220および第2薄膜トランジスタ(TFT)230を有する薄膜トランジスタ素子(以下、「TFT素子」ともいう。)210の設けられた半導体装置100と、ソースバスライン310と、ゲートバスライン320と、画素電極330とを備えている。TFT220、230はいずれもNチャネル型薄膜トランジスタである。TFT素子210の2つのTFT220、230は直列に配列されている。TFT220、230は、ソースコンタクト部110t1からドレインコンタクト部110t2に向かってTFT220、TFT230の順番に配列されている。このように複数のTFTが直列に配列されていることにより、TFT素子210のオフ電流が抑制されている。   As shown in FIG. 4, an active matrix substrate 300 includes a semiconductor device provided with a thin film transistor element (hereinafter also referred to as “TFT element”) 210 having a first thin film transistor (TFT) 220 and a second thin film transistor (TFT) 230. 100, a source bus line 310, a gate bus line 320, and a pixel electrode 330. The TFTs 220 and 230 are both N-channel thin film transistors. Two TFTs 220 and 230 of the TFT element 210 are arranged in series. The TFTs 220 and 230 are arranged in the order of the TFTs 220 and 230 from the source contact part 110t1 to the drain contact part 110t2. As described above, the plurality of TFTs are arranged in series, so that the off-current of the TFT element 210 is suppressed.

ゲートバスライン320は、x方向に延びた本体部320aと、本体部320aからy方向に延びた枝部320bとを有している。ゲートバスライン320の一部がTFT220、230のゲート電極130a、130bとして機能する。   The gate bus line 320 includes a main body part 320a extending in the x direction and a branch part 320b extending from the main body part 320a in the y direction. Part of the gate bus line 320 functions as the gate electrodes 130 a and 130 b of the TFTs 220 and 230.

TFT220のソース領域110s1、チャネル領域110c1およびドレイン領域110d1、TFT230のソース領域110s2、チャネル領域110c2およびドレイン領域110d2は半導体層110に設けられている。TFT220のソース領域110s1には、ソースバスライン310と電気的に接続されたソース電極222と接するソースコンタクト部110t1が設けられており、TFT230のドレイン領域110d2には、画素電極330と電気的に接続されたドレイン電極232と接するドレインコンタクト部110t2が設けられている。また、TFT220のドレイン領域110d1およびTFT230のソース領域110s2は連続している。   The source region 110 s 1, the channel region 110 c 1 and the drain region 110 d 1 of the TFT 220, and the source region 110 s 2, the channel region 110 c 2 and the drain region 110 d 2 of the TFT 230 are provided in the semiconductor layer 110. The source region 110 s 1 of the TFT 220 is provided with a source contact portion 110 t 1 in contact with the source electrode 222 electrically connected to the source bus line 310, and the drain region 110 d 2 of the TFT 230 is electrically connected to the pixel electrode 330. A drain contact portion 110t2 is provided in contact with the drain electrode 232 formed. The drain region 110d1 of the TFT 220 and the source region 110s2 of the TFT 230 are continuous.

半導体層110は触媒元素としてニッケルを用いたCGS法で作製されている。半導体層110は、触媒元素を除去するための第1ゲッタリング領域110g1、第2ゲッタリング領域110g2、第3ゲッタリング領域110g3を有している。ゲッタリング領域110g1はTFT220のソース領域110s1に隣接しており、ゲッタリング領域110g2はTFT230のドレイン領域110d2に隣接している。   The semiconductor layer 110 is manufactured by a CGS method using nickel as a catalyst element. The semiconductor layer 110 has a first gettering region 110g1, a second gettering region 110g2, and a third gettering region 110g3 for removing the catalyst element. The gettering region 110g1 is adjacent to the source region 110s1 of the TFT 220, and the gettering region 110g2 is adjacent to the drain region 110d2 of the TFT 230.

半導体層110は、3つの部分、すなわち、第1端部110x、第2端部110y、および、第1、第2端部110x、110yの間に位置する中央部110zを含んでいる。第1端部110xには、ソースコンタクト部110t1を含むソース領域110s1の一部および第1ゲッタリング領域110g1が設けられている。第2端部110yには、ドレインコンタクト部110t2を含むドレイン領域110d2の一部および第2ゲッタリング領域110g2が設けられている。また、中央部110zには、TFT220のソース領域110s1の一部、チャネル領域110c1およびドレイン領域110d1、TFT230のドレイン領域110d2の一部、チャネル領域110c2およびソース領域110s2、第3ゲッタリング領域110g3が設けられている。このように、半導体装置100では、半導体層110の端部110x、110yに第1、第2ゲッタリング領域110g1、110g2が設けられているだけでなく、半導体層110の中央部110zに第3ゲッタリング領域110g3が設けられている。また、第3ゲッタリング領域110g3はチャネル領域110c2の近くに設けられている。これにより、チャネル領域110c2内に残存する触媒元素を十分にゲッタリングすることができ、TFT230におけるオフ電流の突発的な増大を抑制している。   The semiconductor layer 110 includes three portions, that is, a first end portion 110x, a second end portion 110y, and a central portion 110z located between the first and second end portions 110x and 110y. In the first end portion 110x, a part of the source region 110s1 including the source contact portion 110t1 and the first gettering region 110g1 are provided. In the second end portion 110y, a part of the drain region 110d2 including the drain contact portion 110t2 and the second gettering region 110g2 are provided. Further, in the central portion 110z, a part of the source region 110s1 of the TFT 220, a channel region 110c1 and a drain region 110d1, a part of the drain region 110d2 of the TFT 230, a channel region 110c2 and a source region 110s2, and a third gettering region 110g3 are provided. It has been. Thus, in the semiconductor device 100, not only the first and second gettering regions 110g1 and 110g2 are provided at the end portions 110x and 110y of the semiconductor layer 110, but the third getter is provided at the central portion 110z of the semiconductor layer 110. A ring region 110g3 is provided. The third gettering region 110g3 is provided near the channel region 110c2. As a result, the catalytic element remaining in the channel region 110c2 can be sufficiently gettered, and the sudden increase in off-current in the TFT 230 is suppressed.

以下、図4〜図6を参照して、アクティブマトリクス基板300の製造方法を説明する。   Hereinafter, a method of manufacturing the active matrix substrate 300 will be described with reference to FIGS.

図5(a)に示すように、ガラス基板102上にベースコート層104を形成する。ベースコート層104は、絶縁材料から形成されており、2層構造であってもよい。ベースコート層104上に、非晶質半導体層Saを形成する。非晶質半導体層Saは、例えば、非晶質ケイ素層である。その後、非晶質半導体層Saの表面に微量の触媒元素112を添加する。触媒元素112は、例えば、ニッケルである。   As shown in FIG. 5A, a base coat layer 104 is formed on the glass substrate 102. The base coat layer 104 is made of an insulating material and may have a two-layer structure. An amorphous semiconductor layer Sa is formed on the base coat layer 104. The amorphous semiconductor layer Sa is, for example, an amorphous silicon layer. Thereafter, a trace amount of the catalyst element 112 is added to the surface of the amorphous semiconductor layer Sa. The catalyst element 112 is, for example, nickel.

図5(b)に示すように、加熱処理を行い、非晶質半導体層Saを結晶化させて結晶質半導体層Sbを形成する。非晶質半導体層Saには触媒元素としてニッケル112が添加されていたため、結晶化が促進される。   As shown in FIG. 5B, heat treatment is performed to crystallize the amorphous semiconductor layer Sa to form a crystalline semiconductor layer Sb. Since nickel 112 is added as a catalyst element to the amorphous semiconductor layer Sa, crystallization is promoted.

図5(c)に示すように、レーザー光Lを照射する。これにより、結晶質半導体層Sbの結晶性が向上する。   As shown in FIG.5 (c), the laser beam L is irradiated. Thereby, the crystallinity of the crystalline semiconductor layer Sb is improved.

次に、結晶質半導体層Sbの不要な部分を除去して、図5(d)に示すように、島状の半導体層110を形成する。ここで、半導体層110の全面に、しきい値電圧を制御する目的で、低濃度のp型を付与する不純物元素(Bなど)を添加してもよい。   Next, unnecessary portions of the crystalline semiconductor layer Sb are removed, and an island-shaped semiconductor layer 110 is formed as shown in FIG. Here, an impurity element imparting a low concentration of p-type (such as B) may be added to the entire surface of the semiconductor layer 110 for the purpose of controlling the threshold voltage.

図5(e)に示すように、半導体層110を覆う絶縁層120を堆積する。次に、スパッタリング法によって導電層Gを堆積する。導電層Gは、例えば、2層構造であってもよい。   As shown in FIG. 5E, an insulating layer 120 covering the semiconductor layer 110 is deposited. Next, the conductive layer G is deposited by sputtering. For example, the conductive layer G may have a two-layer structure.

図5(f)に示すように、フォトレジスト層Pを堆積する。その後、フォトレジスト層Pに対してハーフトーンマスクHMをアライメントして露光を行う。ハーフトーンマスクHMは、光透過率の異なる3つの領域MA、MBおよびMCを有している。ハーフトーンマスクHMの領域は、半導体層110n、110gの延びている方向に沿って領域MC、MB、MA、MB、MA、MBおよびMCの順番に配置されている。ハーフトーンマスクHMの領域MCの光透過率は領域MAおよびMBよりも高く、また、領域MBの光透過率は領域MAよりも高い。例えば、領域MAは遮光膜から形成されており、領域MBは半透過膜から形成されている。   As shown in FIG. 5F, a photoresist layer P is deposited. Thereafter, exposure is performed by aligning the halftone mask HM with respect to the photoresist layer P. The halftone mask HM has three regions MA, MB, and MC having different light transmittances. The regions of the halftone mask HM are arranged in the order of the regions MC, MB, MA, MB, MA, MB, and MC along the direction in which the semiconductor layers 110n and 110g extend. The light transmittance of the region MC of the halftone mask HM is higher than the regions MA and MB, and the light transmittance of the region MB is higher than that of the region MA. For example, the region MA is formed from a light shielding film, and the region MB is formed from a semi-transmissive film.

図5(g)に示すように、現像を行い、フォトレジスト層PのうちハーフトーンマスクHMの領域MCに対応する部分を除去する。これにより、フォトレジスト層Pに厚領域PAおよび薄領域PBが形成される。   As shown in FIG. 5G, development is performed to remove a portion of the photoresist layer P corresponding to the region MC of the halftone mask HM. Thereby, the thick region PA and the thin region PB are formed in the photoresist layer P.

図6(a)に示すように、導電層Gのうちフォトレジスト層Pに覆われていない部分をエッチングする。これにより、導電層Gに厚領域GHおよび薄領域GLが形成される。半導体層110のうち薄領域GLと重なる部分はゲッタリング領域110gとなる。   As shown in FIG. 6A, a portion of the conductive layer G that is not covered with the photoresist layer P is etched. Thereby, the thick region GH and the thin region GL are formed in the conductive layer G. A portion of the semiconductor layer 110 that overlaps the thin region GL becomes a gettering region 110g.

図6(b)に示すように、フォトレジスト層Pの一部をアッシングする。これにより、フォトレジスト層Pの薄領域PBに対応する部分が除去され、厚領域PAに対応する部分のみが残り、フォトレジスト層PA’が形成される。   As shown in FIG. 6B, a part of the photoresist layer P is ashed. As a result, the portion corresponding to the thin region PB of the photoresist layer P is removed, and only the portion corresponding to the thick region PA remains, so that the photoresist layer PA 'is formed.

図6(c)に示すように、エッチング処理を行い、これにより、フォトレジスト層PA’に覆われていない導電層Gを除去して導電層130a、130bを形成するとともに絶縁層120に厚領域120Hおよび薄領域120Lを形成する。絶縁層120の領域120Hおよび薄領域120Lは、導電層Gの厚領域GHおよび薄領域GLに対応している。   As shown in FIG. 6C, an etching process is performed, whereby the conductive layer G not covered with the photoresist layer PA ′ is removed to form the conductive layers 130a and 130b and the insulating layer 120 has a thick region. 120H and thin region 120L are formed. The region 120H and the thin region 120L of the insulating layer 120 correspond to the thick region GH and the thin region GL of the conductive layer G.

図6(d)に示すようにフォトレジスト層PA’をアッシングする。これにより、導電層130a、130bが露出される。導電層130a、130bはTFT220、230のゲート電極として機能する。   As shown in FIG. 6D, the photoresist layer PA 'is ashed. Thereby, the conductive layers 130a and 130b are exposed. The conductive layers 130a and 130b function as gate electrodes of the TFTs 220 and 230.

図6(e)に示すように、リンをドープする。リンは、半導体層110のうち導電層130a、130bと重ならない部分に絶縁層120を介してドープされる。絶縁層120の厚さに応じて半導体層110内のリン濃度は異なる。半導体層110のうち絶縁層120の薄領域120Lの下部にある領域のリン濃度は厚領域120Hの下部にある領域のリン濃度よりも高い。このため、図4に示したように半導体層110のうち絶縁層120の薄領域120Lの下部にある領域はゲッタリング領域110g1、110g2、110g3となり、絶縁層120の厚領域120Hの下部にある領域はソース領域110s1、110s2およびドレイン領域110d1、110d2となる。ソース領域110s1、110s2およびドレイン領域110d1、110d2のリン濃度は、例えば5〜8×1014atoms/cm3であり、ゲッタリング領域110g1、110g2、110g3のリン濃度は例えば8×1014〜1.2×1015atoms/cm3である。このように、半導体層110のうちゲッタリング領域110g1、110g2、110g3のリン濃度はソース領域110s1、110s2およびドレイン領域110d1、110d2のリン濃度よりも高い。 As shown in FIG. 6E, phosphorus is doped. Phosphorus is doped through the insulating layer 120 in portions of the semiconductor layer 110 that do not overlap with the conductive layers 130a and 130b. The phosphorus concentration in the semiconductor layer 110 varies depending on the thickness of the insulating layer 120. Of the semiconductor layer 110, the phosphorus concentration in the region below the thin region 120L of the insulating layer 120 is higher than the phosphorus concentration in the region below the thick region 120H. Therefore, as shown in FIG. 4, the regions under the thin region 120L of the insulating layer 120 in the semiconductor layer 110 become gettering regions 110g1, 110g2, and 110g3, and the regions under the thick region 120H of the insulating layer 120. Becomes source regions 110s1, 110s2 and drain regions 110d1, 110d2. The phosphorus concentrations of the source regions 110s1, 110s2 and the drain regions 110d1, 110d2 are, for example, 5 to 8 × 10 14 atoms / cm 3 , and the phosphorus concentrations of the gettering regions 110g1, 110g2, 110g3 are, for example, 8 × 10 14 to 1. 2 × 10 15 atoms / cm 3 . As described above, the phosphorous concentrations of the gettering regions 110g1, 110g2, and 110g3 in the semiconductor layer 110 are higher than the phosphorous concentrations of the source regions 110s1 and 110s2 and the drain regions 110d1 and 110d2.

また、ゲッタリング領域110g1、110g2、110g3に対応する薄領域120Lは薄いため、ソース領域110s1、110s2およびドレイン領域110d1、110d2と比較して、ゲッタリング領域110g1、110g2、110g3には相対的に高い加速電圧でリンイオンが注入される。このため、ゲッタリング領域110g1、110g2、110g3の受ける衝撃エネルギーが大きく、結晶性がより崩れた状態となる。これに対して、ソース領域110s1、110s2およびドレイン領域110d1、110d2には、リンイオンは、比較的厚い厚領域120Hを介して注入されるため、注入時におけるイオンの衝撃エネルギーが緩和され、良好な結晶状態が維持される。   Further, since the thin regions 120L corresponding to the gettering regions 110g1, 110g2, and 110g3 are thin, the gettering regions 110g1, 110g2, and 110g3 are relatively higher than the source regions 110s1, 110s2 and the drain regions 110d1, 110d2. Phosphorus ions are implanted at an acceleration voltage. For this reason, the impact energy received by the gettering regions 110g1, 110g2, and 110g3 is large, and the crystallinity is further broken. In contrast, since phosphorus ions are implanted into the source regions 110s1 and 110s2 and the drain regions 110d1 and 110d2 through the relatively thick region 120H, the impact energy of ions during implantation is mitigated, and good crystallinity is achieved. State is maintained.

図6(f)に示すように、不活性雰囲気下(例えば窒素雰囲気下)において熱処理を行う。熱処理工程において、半導体層110のチャネル領域110c1、110c2、ソース領域110s1、110s2およびドレイン領域110d1、110d2に存在しているニッケルはゲッタリング領域110g1、110g2、110g3へと移動する。   As shown in FIG. 6F, heat treatment is performed in an inert atmosphere (for example, in a nitrogen atmosphere). In the heat treatment step, nickel existing in the channel regions 110c1 and 110c2, the source regions 110s1 and 110s2 and the drain regions 110d1 and 110d2 of the semiconductor layer 110 moves to the gettering regions 110g1, 110g2, and 110g3.

なお、厳密には、ソース領域110s1、110s2およびドレイン領域110d1、110d2もリンを含有しているため、ソース領域110s1、110s2およびドレイン領域110d1、110d2もゲッタリング効果を有している。しかしながら、ゲッタリング領域110g1、110g2、110g3はソース領域110s1、110s2およびドレイン領域110d1、110d2よりも多くのリンを含有しているため、触媒元素(ニッケル)のゲッタリング領域110gに対する固溶度はソース領域110sおよびドレイン領域110dに対する固溶度よりも高い。また、ゲッタリング領域110gは、その上に位置する薄領域120Lが薄く、ドーピング時に受ける衝突エネルギーが大きいため、ゲッタリング領域110gは非晶質化し、結晶欠陥や不対結合手(ダングリングボンド)が増大する。ゲッタリング領域110gにおけるニッケルの自由エネルギーが低下しており、その結果、ゲッタリング領域110gはニッケルの偏析サイトとして機能する。したがって、ゲッタリング領域110g1、110g2、110g3のゲッタリング効果はソース領域110s1、110s2およびドレイン領域110d1、110d2よりも高い。   Strictly speaking, since the source regions 110s1 and 110s2 and the drain regions 110d1 and 110d2 also contain phosphorus, the source regions 110s1 and 110s2 and the drain regions 110d1 and 110d2 also have a gettering effect. However, since the gettering regions 110g1, 110g2, and 110g3 contain more phosphorus than the source regions 110s1 and 110s2 and the drain regions 110d1 and 110d2, the solid solubility of the catalytic element (nickel) in the gettering region 110g is the source. It is higher than the solid solubility in the region 110s and the drain region 110d. In addition, the gettering region 110g is thin in the thin region 120L positioned thereon, and the collision energy received during doping is large. Therefore, the gettering region 110g becomes amorphous, causing crystal defects and dangling bonds (dangling bonds). Will increase. The free energy of nickel in the gettering region 110g is lowered, and as a result, the gettering region 110g functions as a nickel segregation site. Accordingly, the gettering effect of the gettering regions 110g1, 110g2, and 110g3 is higher than that of the source regions 110s1 and 110s2 and the drain regions 110d1 and 110d2.

図6(g)に示すように、絶縁層120およびゲート電極130a、130bを覆う層間絶縁膜140を形成する。層間絶縁膜140にはコンタクトホールが形成されており、ソース電極222、ドレイン電極232、ソースバスライン310および画素電極330が形成される。以上のようにしてNチャネル型TFT220、230の設けられたアクティブマトリクス基板300が形成される。   As shown in FIG. 6G, an interlayer insulating film 140 covering the insulating layer 120 and the gate electrodes 130a and 130b is formed. Contact holes are formed in the interlayer insulating film 140, and the source electrode 222, the drain electrode 232, the source bus line 310, and the pixel electrode 330 are formed. As described above, the active matrix substrate 300 provided with the N-channel TFTs 220 and 230 is formed.

また、上述した製造方法においてフォトレジスト層Pはゲート電極130a、130bの形成だけでなく、絶縁膜120における厚領域120Hおよび薄領域120Lの形成に用いられている。このため、フォトリソグラフィ工程の回数を抑制することができる。   In the manufacturing method described above, the photoresist layer P is used not only for forming the gate electrodes 130a and 130b but also for forming the thick region 120H and the thin region 120L in the insulating film 120. For this reason, the frequency | count of a photolithography process can be suppressed.

また、図6(a)に示したように、絶縁層120の薄膜化を行った後、周期表第3族Bに属する不純物元素(例えば、ホウ素)を注入してもよい。これにより、半導体層110のうちゲッタリング領域110g1、110g2、110g3となる領域はさらに非晶質化し、ゲッタリング効果をさらに増大させることができる。   Further, as shown in FIG. 6A, after the insulating layer 120 is thinned, an impurity element (for example, boron) belonging to Group 3 B of the periodic table may be implanted. As a result, the regions that become the gettering regions 110g1, 110g2, and 110g3 in the semiconductor layer 110 are further amorphized, and the gettering effect can be further increased.

(実施形態3)
以下、本発明による半導体装置の第3実施形態を説明する。
(Embodiment 3)
Hereinafter, a third embodiment of the semiconductor device according to the present invention will be described.

図7に、本実施形態の半導体装置100を備えるアクティブマトリクス基板300の模式図を示す。図7(a)は、アクティブマトリクス基板300の表示領域における模式的な断面図であり、図7(b)は、アクティブマトリクス基板300の周辺領域における模式的な断面図である。   FIG. 7 is a schematic diagram of an active matrix substrate 300 including the semiconductor device 100 of the present embodiment. FIG. 7A is a schematic cross-sectional view in the display area of the active matrix substrate 300, and FIG. 7B is a schematic cross-sectional view in the peripheral area of the active matrix substrate 300.

図7(a)に示すように、アクティブマトリクス基板300の表示領域にはTFT素子210が設けられており、図7(b)に示すように、表示領域の周囲に配置された周辺領域にはTFT200nおよび200pが設けられている。TFT200n、200pはドライバに用いられる。TFT200、200nはNチャネル型TFTであり、TFT200pはPチャネル型TFTである。   As shown in FIG. 7A, a TFT element 210 is provided in the display area of the active matrix substrate 300, and in the peripheral area arranged around the display area, as shown in FIG. 7B. TFTs 200n and 200p are provided. The TFTs 200n and 200p are used as drivers. The TFTs 200 and 200n are N-channel TFTs, and the TFT 200p is a P-channel TFT.

TFT素子210は、図4を参照して実施形態2において上述したTFT素子と同様の構成を有している。また、TFT200nは、図1を参照して実施形態1において上述したTFT200と同様の構成を有している。したがって、冗長を避けるために、重複する説明を省略する。   The TFT element 210 has the same configuration as the TFT element described in the second embodiment with reference to FIG. The TFT 200n has the same configuration as the TFT 200 described in Embodiment 1 with reference to FIG. Therefore, redundant description is omitted to avoid redundancy.

TFT素子210において、図4を参照して説明したように、半導体層110は、ソース領域110s1、110s2、チャネル領域110c1、110c2、ドレイン領域110d1、110d2、および、ゲッタリング領域110g1、110g2、110g3を有している。TFT200nにおいて、半導体層110nは、ソース領域110ns、チャネル領域110nc、ドレイン領域110ndおよびゲッタリング領域110ngを有している。同様に、TFT200pにおいて、半導体層110pは、ソース領域110ps、チャネル領域110pc、ドレイン領域110pdおよびゲッタリング領域110pgを有している。   In the TFT element 210, as described with reference to FIG. 4, the semiconductor layer 110 includes the source regions 110s1, 110s2, the channel regions 110c1, 110c2, the drain regions 110d1, 110d2, and the gettering regions 110g1, 110g2, 110g3. Have. In the TFT 200n, the semiconductor layer 110n has a source region 110ns, a channel region 110nc, a drain region 110nd, and a gettering region 110ng. Similarly, in the TFT 200p, the semiconductor layer 110p has a source region 110ps, a channel region 110pc, a drain region 110pd, and a gettering region 110pg.

以下、図4、図7〜図9を参照して、アクティブマトリクス基板300の製造方法を説明する。図8および図9において、紙面に向かって左側に表示領域に設けられるTFT200の製造工程を示しており、紙面に向かって右側に周辺領域に設けられるTFT200n、200pの製造工程を示している。   Hereinafter, a method for manufacturing the active matrix substrate 300 will be described with reference to FIGS. 4 and 7 to 9. 8 and 9, the manufacturing process of the TFT 200 provided in the display area on the left side of the paper surface is shown, and the manufacturing process of TFTs 200n and 200p provided in the peripheral area on the right side of the paper surface is shown.

図8(a)に示すように、ガラス基板102上にベースコート層104を形成する。ベースコート層104は、絶縁材料から形成されており、2層構造であってもよい。ベースコート層104上に、非晶質半導体層Saを形成する。その後、非晶質半導体層Saの表面に微量の触媒元素112を添加する。触媒元素112は、例えば、ニッケルである。   As shown in FIG. 8A, a base coat layer 104 is formed on the glass substrate 102. The base coat layer 104 is made of an insulating material and may have a two-layer structure. An amorphous semiconductor layer Sa is formed on the base coat layer 104. Thereafter, a trace amount of the catalyst element 112 is added to the surface of the amorphous semiconductor layer Sa. The catalyst element 112 is, for example, nickel.

図8(b)に示すように、加熱処理を行い、非晶質半導体層Saを結晶化して結晶質半導体層Sbを形成する。非晶質半導体層Saには触媒元素としてニッケル112が添加されており、これにより、結晶化が促進される。   As shown in FIG. 8B, heat treatment is performed to crystallize the amorphous semiconductor layer Sa to form a crystalline semiconductor layer Sb. Nickel 112 is added as a catalytic element to the amorphous semiconductor layer Sa, thereby promoting crystallization.

図8(c)に示すように、レーザー光Lを照射する。これにより、結晶質半導体層Sbの結晶性が向上する。   As shown in FIG. 8C, the laser beam L is irradiated. Thereby, the crystallinity of the crystalline semiconductor layer Sb is improved.

次に、結晶質半導体層Sbの不要な部分を除去して素子間分離を行い、図8(d)に示すように、島状の半導体層110、110n、110pを形成する。ここで、しきい値電圧を制御する目的で、半導体層110、110n、110pの全面に、あるいは、Nチャネル型TFTのための半導体層110、110nに低濃度のp型を付与する不純物元素(Bなど)を添加してもよい。   Next, unnecessary portions of the crystalline semiconductor layer Sb are removed and element isolation is performed to form island-shaped semiconductor layers 110, 110n, and 110p as shown in FIG. 8D. Here, for the purpose of controlling the threshold voltage, an impurity element that imparts a low-concentration p-type to the entire surface of the semiconductor layers 110, 110n, and 110p or to the semiconductor layers 110 and 110n for the N-channel TFT. B etc.) may be added.

図8(e)に示すように、半導体層110、110n、110pを覆う絶縁層120を堆積する。次に、スパッタリング法によって導電層Gを堆積する。   As shown in FIG. 8E, an insulating layer 120 covering the semiconductor layers 110, 110n, and 110p is deposited. Next, the conductive layer G is deposited by sputtering.

図8(f)に示すように、フォトレジスト層Pを堆積する。その後、フォトレジスト層Pに対してハーフトーンマスクHMをアライメントして露光を行う。ハーフトーンマスクHMは、光透過率の異なる3つの領域MA、MBおよびMCを有している。ハーフトーンマスクHMの領域は、表示領域において半導体層110の延びている方向に沿って領域MC、MB、MA、MB、MA、MBおよびMCの順番に配置されている。また、周辺領域のNチャネル型TFT形成部分には領域MC、MB、MA、MBおよびMCの順番に配置されており、周辺領域のPチャネル型TFT形成部分には領域MC、MAおよびMCの順番に配置されている。ハーフトーンマスクHMの領域MCの光透過率は領域MB、MAよりも高く、また、領域MBの光透過率は領域MAよりも高い。   As shown in FIG. 8F, a photoresist layer P is deposited. Thereafter, exposure is performed by aligning the halftone mask HM with respect to the photoresist layer P. The halftone mask HM has three regions MA, MB, and MC having different light transmittances. The areas of the halftone mask HM are arranged in the order of areas MC, MB, MA, MB, MA, MB, and MC along the direction in which the semiconductor layer 110 extends in the display area. Further, the regions MC, MB, MA, MB, and MC are arranged in the order of the regions MC, MB, MA, MB, and MC in the peripheral region, and the regions MC, MA, and MC are arranged in the P-channel TFT formation portion of the peripheral region. Is arranged. The light transmittance of the region MC of the halftone mask HM is higher than that of the regions MB and MA, and the light transmittance of the region MB is higher than that of the region MA.

図8(g)に示すように、現像により、フォトレジスト層PのうちハーフトーンマスクHMの領域MCに対応する部分を除去し、フォトレジスト層Pa、Pb、Pcを形成する。フォトレジスト層Pa、Pb、Pcは厚領域PAおよび薄領域PBを有している。表示領域に形成されたフォトレジスト層Paには領域PB、PA、PB、PA、PBが、この順番に配置されている。また、周辺領域に形成されたPbには領域PB、PA、PBが、この順番に配置されており、フォトレジスト層Pcには領域PAが配置されている。フォトレジスト層Pa、Pb、Pcは、半導体層110、110n、110pの中央部と重なり、端部と重ならないように配置されている。   As shown in FIG. 8G, the portions corresponding to the region MC of the halftone mask HM in the photoresist layer P are removed by development, and photoresist layers Pa, Pb, and Pc are formed. The photoresist layers Pa, Pb, Pc have a thick area PA and a thin area PB. In the photoresist layer Pa formed in the display area, areas PB, PA, PB, PA, and PB are arranged in this order. In addition, regions PB, PA, and PB are arranged in this order in Pb formed in the peripheral region, and a region PA is arranged in the photoresist layer Pc. The photoresist layers Pa, Pb, and Pc are arranged so as to overlap with the central portions of the semiconductor layers 110, 110n, and 110p and not with the end portions.

図9(a1)に示すように、導電層Gのうちフォトレジスト層Pa、Pb、Pcに覆われていない部分をエッチングする。これにより、導電層Gに厚領域GHおよび薄領域GLが形成される。   As shown in FIG. 9A1, portions of the conductive layer G that are not covered with the photoresist layers Pa, Pb, and Pc are etched. Thereby, the thick region GH and the thin region GL are formed in the conductive layer G.

図9(a2)に示すように、半導体層110、110n、110pにホウ素を注入する。これにより、ホウ素は、半導体層110、110n、110pのうちフォトレジスト層Pa、Pb、Pcと重ならない領域に導電層Gおよび絶縁層120を介して注入される。半導体層110、110n、110pに注入されたホウ素濃度は、例えば1×1013〜1×1014atoms/cm3である。 As shown in FIG. 9A2, boron is implanted into the semiconductor layers 110, 110n, and 110p. Thereby, boron is implanted into the regions of the semiconductor layers 110, 110n, and 110p that do not overlap with the photoresist layers Pa, Pb, and Pc through the conductive layer G and the insulating layer 120. The concentration of boron implanted into the semiconductor layers 110, 110n, and 110p is, for example, 1 × 10 13 to 1 × 10 14 atoms / cm 3 .

図9(b)に示すように、フォトレジスト層Pの一部をアッシングする。これにより、フォトレジスト層Pの薄領域PBに対応する部分が除去され、厚領域PAに対応する部分のみが残り、フォトレジスト層PA’が形成される。   As shown in FIG. 9B, a part of the photoresist layer P is ashed. As a result, the portion corresponding to the thin region PB of the photoresist layer P is removed, and only the portion corresponding to the thick region PA remains, so that the photoresist layer PA 'is formed.

図9(c)に示すように、エッチング処理を行う。これにより、フォトレジスト層PA’に覆われていない導電層Gを除去して導電層130a、130b、130n、130pを形成するとともに絶縁層120の一部を除去して絶縁層120に厚領域120Hおよび薄領域120Lを形成する。絶縁層120は、導電層Gの厚領域GHおよび薄領域GLに対応して、厚領域120Hおよび薄領域120Lを有している。   As shown in FIG. 9C, an etching process is performed. Thus, the conductive layer G not covered with the photoresist layer PA ′ is removed to form the conductive layers 130a, 130b, 130n, and 130p, and a part of the insulating layer 120 is removed to form the thick region 120H in the insulating layer 120. And the thin region 120L is formed. The insulating layer 120 has a thick region 120H and a thin region 120L corresponding to the thick region GH and the thin region GL of the conductive layer G.

図9(d1)に示すようにフォトレジスト層PA’をアッシングする。これにより、導電層130a、130b、130n、130pが露出される。この導電層130a、130b、130n、130pはTFT220、230、230n、230pのゲート電極として機能する。   As shown in FIG. 9D1, the photoresist layer PA 'is ashed. As a result, the conductive layers 130a, 130b, 130n, and 130p are exposed. The conductive layers 130a, 130b, 130n, and 130p function as gate electrodes of the TFTs 220, 230, 230n, and 230p.

図9(d2)に示すようにフォトレジスト層P1を形成する。フォトレジスト層P1は、TFT200pに対応して設けられ、半導体層110pの中央部と重なり、端部と重ならないように配置されている。   As shown in FIG. 9 (d2), a photoresist layer P1 is formed. The photoresist layer P1 is provided so as to correspond to the TFT 200p, and is disposed so as to overlap with the central portion of the semiconductor layer 110p and not with the end portion.

図9(e)に示すように、リンをドープする。リンは、半導体層110、110n、110pのうちゲート電極130a、130b、130nおよびフォトレジスト層P1と重ならない部分に絶縁層120を介してドープされる。絶縁層120の厚さに応じて半導体層110、110n、110p内のリン濃度は異なる。半導体層110、110nのうち絶縁層120の薄領域120Lの下部にある領域のリン濃度は厚領域120Hの下部にある領域のリン濃度よりも高い。このため、図4および図7に示したように半導体層110、110n、110pのうち絶縁層120の薄領域120Lの下部にある領域はゲッタリング領域110g1、110g2、110g3、110ng、110pgとなり、絶縁層120の厚領域120Hの下部にある領域はソース領域110s1、110s2、110ns、110psおよびドレイン領域110d1、110d2、110nd、110pdとなる。ソース領域110s1、110s2、110ns、110psおよびドレイン領域110d1、110d2、110nd、110pdのリン濃度は、例えば5〜8×1014atoms/cm3であり、ゲッタリング領域110g1、110g2、110g3、110ng、110pgのリン濃度は例えば8×1014〜1.2×1015atoms/cm3である。このように、半導体層110のうちゲッタリング領域110g1、110g2、110g3、110ng、110pgのリン濃度はソース領域110s1、110s2、110ns、110psおよびドレイン領域110d1、110d2、110nd、110pdのリン濃度よりも高い。 As shown in FIG. 9E, phosphorus is doped. Phosphorus is doped through the insulating layer 120 in portions of the semiconductor layers 110, 110n, and 110p that do not overlap with the gate electrodes 130a, 130b, and 130n and the photoresist layer P1. Depending on the thickness of the insulating layer 120, the phosphorus concentration in the semiconductor layers 110, 110n, and 110p varies. Of the semiconductor layers 110 and 110n, the phosphorus concentration in the region below the thin region 120L of the insulating layer 120 is higher than the phosphorus concentration in the region below the thick region 120H. For this reason, as shown in FIGS. 4 and 7, the regions below the thin region 120L of the insulating layer 120 in the semiconductor layers 110, 110n, and 110p become gettering regions 110g1, 110g2, 110g3, 110ng, and 110pg. The regions below the thick region 120H of the layer 120 are the source regions 110s1, 110s2, 110ns, 110ps and the drain regions 110d1, 110d2, 110nd, 110pd. The phosphorus concentration of the source regions 110s1, 110s2, 110ns, 110ps and the drain regions 110d1, 110d2, 110nd, 110pd is, for example, 5-8 × 10 14 atoms / cm 3 , and the gettering regions 110g1, 110g2, 110g3, 110ng, 110pg The phosphorus concentration of is, for example, 8 × 10 14 to 1.2 × 10 15 atoms / cm 3 . As described above, the phosphorous concentrations in the gettering regions 110g1, 110g2, 110g3, 110ng, and 110pg in the semiconductor layer 110 are higher than the phosphorous concentrations in the source regions 110s1, 110s2, 110ns, and 110ps and the drain regions 110d1, 110d2, 110nd, and 110pd. .

また、ゲッタリング領域110g1、110g2、110g3、110ng、110pgに対応する薄領域120Lは薄いため、ソース領域110s1、110s2、110nsおよびドレイン領域110d1、110d2、110ndと比較して、ゲッタリング領域110g1、110g2、110g3、110ng、110pgには相対的に高い加速電圧でリンイオンが注入される。このため、ゲッタリング領域110g1、110g2、110g3、110ng、110pgの受ける衝撃エネルギーが大きく、結晶性がより崩れた状態となる。これに対して、リンイオンは、ソース領域110s1、110s2、110nsおよびドレイン領域110d1、110d2、110ndに比較的厚い厚領域120Hを介して注入されるため、注入時におけるイオンの衝撃エネルギーが緩和され、良好な結晶状態が維持される。   Further, since the thin regions 120L corresponding to the gettering regions 110g1, 110g2, 110g3, 110ng, and 110pg are thin, the gettering regions 110g1, 110g2 are compared with the source regions 110s1, 110s2, and 110ns and the drain regions 110d1, 110d2, and 110nd. , 110g3, 110ng, and 110pg are implanted with phosphorus ions at a relatively high acceleration voltage. For this reason, the impact energy received by the gettering regions 110g1, 110g2, 110g3, 110ng, and 110pg is large, and the crystallinity is further broken. In contrast, phosphorus ions are implanted into the source regions 110s1, 110s2, and 110ns and the drain regions 110d1, 110d2, and 110nd through the relatively thick region 120H. Crystal state is maintained.

図9(f)に示すように、フォトレジスト層P1をアッシングした後、不活性雰囲気下(例えば窒素雰囲気下)において熱処理を行う。熱処理工程において、半導体層110、110n、110pのチャネル領域110c1、110c2、110nc、110pc、ソース領域110s1、110s2、110ns、110psおよびドレイン領域110d1、110d2、110nd、110pdに存在しているニッケルはゲッタリング領域110g1、110g2、110g3、110ng、110pgへと移動する。また、このように、半導体層110n、110pのチャネル領域110nc、110pc内の不純物元素が低減されることにより、ドライバに用いられるTFTにおける突発的なオフ電流の増大が抑制され、結果として、線欠陥の発生が抑制される。   As shown in FIG. 9F, after ashing the photoresist layer P1, heat treatment is performed in an inert atmosphere (for example, in a nitrogen atmosphere). In the heat treatment step, nickel existing in the channel regions 110c1, 110c2, 110nc, 110pc, the source regions 110s1, 110s2, 110ns, 110ps and the drain regions 110d1, 110d2, 110nd, 110pd of the semiconductor layers 110, 110n, 110p is gettered. Move to areas 110g1, 110g2, 110g3, 110ng, and 110pg. In addition, since the impurity elements in the channel regions 110nc and 110pc of the semiconductor layers 110n and 110p are reduced in this way, a sudden increase in off-current in the TFT used for the driver is suppressed, resulting in a line defect Is suppressed.

図9(g)に示すように、絶縁層120およびゲート電極130a、130b、130n、130pを覆う層間絶縁膜140を形成する。層間絶縁膜140にはコンタクトホールが形成されており、ソース電極222、ドレイン電極232、ソースバスライン310、ソース電極310ns、310ps、ドレイン電極310nd、310pdおよび画素電極330が形成される。以上のようにしてアクティブマトリクス基板300が形成される。   As shown in FIG. 9G, an interlayer insulating film 140 covering the insulating layer 120 and the gate electrodes 130a, 130b, 130n, and 130p is formed. Contact holes are formed in the interlayer insulating film 140, and a source electrode 222, a drain electrode 232, a source bus line 310, source electrodes 310ns and 310ps, drain electrodes 310nd and 310pd, and a pixel electrode 330 are formed. As described above, the active matrix substrate 300 is formed.

なお、本実施形態の半導体装置100では、フォトレジスト層Pは、ゲート電極130a、130b、130n、130pの形成だけでなく、絶縁膜120における厚領域120Hおよび薄領域120Lの形成に用いられる。また、フォトレジスト層Pは、Nチャネル型TFT200、200nの半導体層110、110nの一部に周期表第3族Bに属する不純物元素(例えば、ホウ素)が注入されることを防止している。   In the semiconductor device 100 of this embodiment, the photoresist layer P is used not only for forming the gate electrodes 130a, 130b, 130n, and 130p but also for forming the thick region 120H and the thin region 120L in the insulating film 120. Further, the photoresist layer P prevents an impurity element (for example, boron) belonging to Group B of the periodic table from being implanted into a part of the semiconductor layers 110 and 110n of the N-channel TFTs 200 and 200n.

なお、ここでは、周辺領域にTFT200n、TFT200pが別個に設けられていたが、本発明はこれに限定されない。TFT200nおよびTFT200pは相補型TFTを構成してもよい。   Although the TFT 200n and the TFT 200p are separately provided in the peripheral region here, the present invention is not limited to this. The TFT 200n and the TFT 200p may constitute a complementary TFT.

また、上述した説明では、周期表第3族Bに属する不純物としてホウ素を例示したが、本発明はこれに限定されない。不純物として、周期表第3族Bに属する他の元素を用いてもよく、または、周期表第3族Bに属する複数種の元素を用いてもよい。   In the above description, boron is exemplified as the impurity belonging to Group 3 B of the periodic table, but the present invention is not limited to this. As the impurity, another element belonging to Group B of the periodic table B may be used, or a plurality of elements belonging to Group B of the periodic table B may be used.

本発明によれば、高品質な半導体装置を簡便に製造することができる。この半導体装置は、例えば、液晶表示装置のアクティブマトリクス基板に好適に利用される。   According to the present invention, a high-quality semiconductor device can be easily manufactured. This semiconductor device is suitably used for an active matrix substrate of a liquid crystal display device, for example.

本発明による半導体装置の第1実施形態を示す模式的な断面図である。1 is a schematic cross-sectional view showing a first embodiment of a semiconductor device according to the present invention. (a)〜(g)は、それぞれ、第1実施形態の半導体装置の製造方法を説明するための模式的な断面図である。(A)-(g) is typical sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device of 1st Embodiment, respectively. (a)〜(g)は、それぞれ、第1実施形態の半導体装置の製造方法を説明するための模式的な断面図である。(A)-(g) is typical sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the semiconductor device of 1st Embodiment, respectively. 本発明による半導体装置の第2実施形態を備えるアクティブマトリクス基板を示す模式図であり、(a)は、アクティブマトリクス基板の模式的な平面図であり、(b)は(a)のA−A’線に沿った断面図である。It is a schematic diagram which shows an active matrix substrate provided with 2nd Embodiment of the semiconductor device by this invention, (a) is a schematic top view of an active matrix substrate, (b) is AA of (a). It is sectional drawing along a line. (a)〜(g)は、それぞれ、図4のアクティブマトリクス基板の製造方法を説明するための模式的な断面図である。(A)-(g) is typical sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the active-matrix board | substrate of FIG. 4, respectively. (a)〜(g)は、それぞれ、図4のアクティブマトリクス基板の製造方法を説明するための模式的な断面図である。(A)-(g) is typical sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the active-matrix board | substrate of FIG. 4, respectively. 本発明による半導体装置の第3実施形態を備えるアクティブマトリクス基板を示す模式的な断面図である。It is typical sectional drawing which shows an active matrix substrate provided with 3rd Embodiment of the semiconductor device by this invention. (a)〜(g)は、それぞれ、図7のアクティブマトリクス基板の製造方法を説明するための模式的な断面図である。(A)-(g) is typical sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the active-matrix board | substrate of FIG. 7, respectively. (a1)〜(g)は、それぞれ、図7のアクティブマトリクス基板の製造方法を説明するための模式的な断面図である。(A1)-(g) is typical sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the active-matrix board | substrate of FIG. 7, respectively. 従来の半導体装置の模式的な断面図である。It is typical sectional drawing of the conventional semiconductor device. (a)〜(g)は、それぞれ、従来の半導体装置の製造方法を説明するための模式的な断面図である。(A)-(g) is typical sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the conventional semiconductor device, respectively. (a)〜(e)は、それぞれ、従来の半導体装置の製造方法を説明するための模式的な断面図である。(A)-(e) is typical sectional drawing for demonstrating the manufacturing method of the conventional semiconductor device, respectively.

符号の説明Explanation of symbols

100 半導体装置
102 絶縁基板
104 ベースコート層
110 半導体層
110s ソース領域
110c チャネル領域
110d ドレイン領域
110g ゲッタリング領域
120 絶縁層
120H 厚領域
120L 薄領域
130 ゲート電極
200 TFT
DESCRIPTION OF SYMBOLS 100 Semiconductor device 102 Insulating substrate 104 Base coat layer 110 Semiconductor layer 110s Source region 110c Channel region 110d Drain region 110g Gettering region 120 Insulating layer 120H Thick region 120L Thin region 130 Gate electrode 200 TFT

Claims (4)

Nチャネル型薄膜トランジスタを備える半導体装置の製造方法であって、
結晶化を促進するための触媒元素を含有する半導体層を用意する工程と、
前記半導体層の結晶化を行う工程と、
前記半導体層を覆う絶縁層を形成する工程と、
前記絶縁層の上に導電層を形成する工程と、
前記絶縁層に、第1領域と、前記第1領域よりも薄い第2領域とを形成する工程と、
前記絶縁層を介して前記半導体層に周期表第5族Bに属する不純物元素を注入することにより、前記絶縁層の第1領域と第2領域とに対応して、前記半導体層に、ソース領域またはドレイン領域とゲッタリング領域とを形成する工程であって、前記半導体層のゲッタリング領域内の不純物元素濃度を前記半導体層のソース領域またはドレイン領域内の不純物元素濃度よりも高くする工程と、
前記ゲッタリング領域に前記半導体層内の触媒元素を移動させる工程と
を包含し、
前記導電層を形成する工程の後で、かつ、前記絶縁層に第1領域と第2領域とを形成する工程の前に、
前記導電層の一部を覆うフォトレジスト層であって、前記半導体層のソース領域またはドレイン領域となる部分と重なり、前記半導体層のゲッタリング領域となる部分と重ならないフォトレジスト層を形成する工程と、
前記導電層のうち前記フォトレジスト層に覆われていない部分を薄くすることにより、前記導電層に、第1領域と、前記第1領域よりも薄い第2領域を形成する工程と、
前記フォトレジスト層の一部を除去して前記フォトレジスト層の残りの部分を除去しないように前記フォトレジスト層を部分的にアッシングする工程と、
前記フォトレジスト層の除去しなかった部分をマスクとして用いて前記導電層をエッチングすることにより、前記Nチャネル型薄膜トランジスタのゲート電極を形成する工程と
をさらに包含し、
前記絶縁層の第1および第2領域は、前記導電層の第1および第2領域に対応して形成される、半導体装置の製造方法。
A method of manufacturing a semiconductor device comprising an N-channel thin film transistor,
Preparing a semiconductor layer containing a catalytic element for promoting crystallization;
Crystallization of the semiconductor layer;
Forming an insulating layer covering the semiconductor layer;
Forming a conductive layer on the insulating layer;
Forming a first region and a second region thinner than the first region in the insulating layer;
By implanting an impurity element belonging to Group B of the periodic table into the semiconductor layer through the insulating layer, a source region is formed in the semiconductor layer corresponding to the first region and the second region of the insulating layer. Or a step of forming a drain region and a gettering region, wherein the impurity element concentration in the gettering region of the semiconductor layer is higher than the impurity element concentration in the source region or drain region of the semiconductor layer;
Moving the catalytic element in the semiconductor layer to the gettering region,
After the step of forming the conductive layer and before the step of forming the first region and the second region in the insulating layer,
Forming a photoresist layer covering a part of the conductive layer, the photoresist layer overlapping a portion that becomes a source region or a drain region of the semiconductor layer and not a portion that becomes a gettering region of the semiconductor layer; When,
Forming a first region and a second region thinner than the first region in the conductive layer by thinning a portion of the conductive layer that is not covered with the photoresist layer;
Partially ashing the photoresist layer so as to remove a portion of the photoresist layer and not remove the remaining portion of the photoresist layer;
Forming a gate electrode of the N-channel thin film transistor by etching the conductive layer using a portion of the photoresist layer that has not been removed as a mask.
The method of manufacturing a semiconductor device, wherein the first and second regions of the insulating layer are formed corresponding to the first and second regions of the conductive layer.
前記フォトレジスト層に、第1領域と、前記第1領域よりも薄い第2領域とを形成する工程をさらに包含し、
前記フォトレジスト層を部分的にアッシングする工程において、前記フォトレジスト層の前記第2領域に対応する部分を除去し、前記フォトレジスト層の第1領域に対応する部分の一部を除去しない、請求項1に記載の半導体装置の製造方法。
Further comprising forming a first region and a second region thinner than the first region in the photoresist layer;
The step of partially ashing the photoresist layer removes a portion corresponding to the second region of the photoresist layer and does not remove a part of the portion corresponding to the first region of the photoresist layer. Item 14. A method for manufacturing a semiconductor device according to Item 1.
前記フォトレジスト層に第1、第2領域を形成する工程は、光透過率の異なる3つの領域を有するハーフトーンマスクを用いる工程を含む、請求項2に記載の半導体装置の製造方法。   The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 2, wherein the step of forming the first and second regions in the photoresist layer includes a step of using a halftone mask having three regions having different light transmittances. 前記半導体装置はPチャネル型薄膜トランジスタをさらに備えており、
前記結晶化の行われた半導体層において、前記Nチャネル型薄膜トランジスタのための半導体層から前記Pチャネル型薄膜トランジスタのための半導体層を分離する工程と、
前記フォトレジスト層を前記Nチャネル型薄膜トランジスタのための半導体層の前記ゲッタリング領域と重ならないように配置し、周期表第3族Bに属する不純物元素を注入する工程と
を包含する、請求項1から3のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。
The semiconductor device further includes a P-channel thin film transistor,
Separating the semiconductor layer for the P-channel thin film transistor from the semiconductor layer for the N-channel thin film transistor in the crystallized semiconductor layer;
2. The step of disposing the photoresist layer so as not to overlap the gettering region of the semiconductor layer for the N-channel thin film transistor and injecting an impurity element belonging to Group B of the periodic table is included. 4. A method for manufacturing a semiconductor device according to any one of items 1 to 3.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO2011104938A1 (en) * 2010-02-23 2011-09-01 シャープ株式会社 Method for producing circuit board, circuit board and display device

Cited By (1)

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