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JP3630270B2 - Thin film transistor manufacturing method - Google Patents

Thin film transistor manufacturing method Download PDF

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JP3630270B2
JP3630270B2 JP24178297A JP24178297A JP3630270B2 JP 3630270 B2 JP3630270 B2 JP 3630270B2 JP 24178297 A JP24178297 A JP 24178297A JP 24178297 A JP24178297 A JP 24178297A JP 3630270 B2 JP3630270 B2 JP 3630270B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本願の発明は、絶縁性基体上の半導体層を活性層とする薄膜トランジスタ(TFT)の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、平面表示装置としての液晶表示装置の需要が増加しており、その駆動方式として、コントラストや精細度を高めるのに有利なTFT方式アクティブマトリクスアドレッシングが広く用いられている。この方式では、スイッチング素子としてのTFTが各画素に配置されており、液晶への電圧の印加が画素毎に行われる。即ち、水平方向に並んでいる走査線に信号が入力されると、TFTが導通して、縦方向に並んでいる信号線からの信号電圧が液晶に印加される。
【0003】
TFT方式において、非晶質Si層が活性層になっていて電流駆動能力の低いTFTが用いられる場合は、このTFTはスイッチング素子として各画素に配置されるだけで、走査線や信号線の駆動は、引出し電極を介して実装されている外部ICによって行われる。
【0004】
この構造では、活性層を低温のプラズマCVD法で形成することができるので、安価なガラス基板を絶縁性基体の少なくとも一部として用いることができて、製造コストが低い。しかし、外部ICの実装が限界に至るほどに引出し電極の密度が高まる場合、つまり、超小型または超高精細度の液晶表示装置を製造する場合は不利である。
【0005】
これに対して、多結晶Si層が活性層になっていて電流駆動能力の高いTFTが用いられる場合は、走査線や信号線の駆動素子もTFTとして一体に且つ高密度で形成することができるので、超小型または超高精細度の液晶表示装置を製造する場合に有利である。
【0006】
しかし、高温の炉熱処理による固相成長で非晶質Si層から多結晶Si層を形成するためには、純度が高く且つ熱処理後の収縮が少ない石英基板を絶縁性基体の少なくとも一部として用いる必要がある。この結果、大きな絶縁性基体を用いることができなくて表示画面の寸法に限界があり、石英を用いるために製造コストも高い。
【0007】
そこで、上述の二つの場合の利点を保有しつつそれらの課題を解決する技術として、安価なガラス基板上に低温のプラズマCVD法で非晶質Si層を堆積させた後、レーザ光の照射による短時間熱処理で非晶質Si層を溶融再結晶化させて活性層用の多結晶半導体層を形成する方法が考えられている。
【0008】
図4は、この方法でトップゲート構造のTFTを製造する本願の発明の第1従来例を示している。この第1従来例では、図4(a)に示す様に、ガラス基板(図示せず)上に絶縁膜11を積層させて絶縁性基体を形成し、絶縁膜11上にプラズマCVD法で非晶質Si層を堆積させる。
【0009】
その後、レーザ光の照射による短時間熱処理で非晶質Si層を溶融再結晶化させて活性層用の多結晶Si層12を形成する。そして、多結晶Si層12を活性層のパターンに加工し、ゲート酸化膜としてのSiOx膜13をプラズマCVD法で堆積させる。
【0010】
次に、図4(b)に示す様に、Mo膜14でゲート配線を形成する。その後、図4(c)に示す様に、Mo膜14をマスクにすると共にSiOx膜13を介して、多結晶Si層12に不純物15をイオン注入して、チャネル領域12aとその両側のソース・ドレイン12bとを形成する。そして、ソース・ドレイン12b中の不純物15を熱処理で活性化させる。
【0011】
次に、図4(d)に示す様に、層間絶縁膜16を形成し、ソース・ドレイン12bに対する接続孔17を層間絶縁膜16及びSiOx膜13に開孔する。そして、Al膜18でソース・ドレイン電極を形成して、このTFTを完成させる。
【0012】
図5は、ボトムゲート構造のTFTを製造する本願の発明の第2従来例を示している。この第2従来例では、図5(a)に示す様に、絶縁性基体としてのガラス基板21上にMo膜22でゲート配線を形成する。
【0013】
次に、図5(b)に示す様に、ゲート酸化膜としてのSiOx膜23と非晶質Si層とをプラズマCVD法で連続的に堆積させた後、レーザ光の照射による短時間熱処理で非晶質Si層を溶融再結晶化させて活性層用の多結晶Si層24を形成する。その後、SiOx膜25をプラズマCVD法で堆積させ、このSiOx膜25をチャネル領域のパターンに加工する。
【0014】
次に、図5(c)に示す様に、SiOx膜25をマスクにして多結晶Si層24に不純物26をイオン注入して、チャネル領域24aとその両側のソース・ドレイン24bとを形成する。そして、レーザ光またはランプ光の照射による熱処理でソース・ドレイン24b中の不純物26を活性化させる。
【0015】
次に、図5(d)に示す様に、多結晶Si層24を活性層のパターンに加工する。その後、図5(e)に示す様に、層間絶縁膜27を形成し、ソース・ドレイン24bに対する接続孔28を層間絶縁膜27に開孔する。そして、Al膜29でソース・ドレイン電極を形成して、このTFTを完成させる。
【0016】
次に、第3従来例を説明する。この第3従来例では、活性層用の多結晶Si層にするための非晶質Si層と、ゲート酸化膜になったり不純物をイオン注入する際のマスクになってチャネル領域の裏面に残ったりするSiOx膜とを、プラズマCVD法で連続的に堆積させた後、レーザ光の照射による短時間熱処理で非晶質Si層を多結晶Si層にすると同時にSiOx膜の膜質を改善する。
【0017】
次に、第4従来例を説明する。この第4従来例では、ゲート酸化膜になったり不純物をイオン注入する際のマスクになってチャネル領域の裏面に残ったりするSiOx膜を形成した後、600℃程度の炉熱処理でこのSiOx膜の膜質を改善する(例えば、特開平9−64365号公報)。
【0018】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図4に示した第1従来例では、ゲート酸化膜としてのSiOx膜13を低温のプラズマCVD法で形成しているので、このSiOx膜13の膜質が必ずしも良くない。このため、適正な閾値電圧を有すると共にホットキャリア等による閾値電圧の変動やチャネルコンダクタンスの低下等が少なくて長期的な信頼性が高いTFTを製造することが困難であった。
【0019】
また、図5に示した第2従来例では、不純物26をイオン注入する際のマスクになってチャネル領域24aの裏面に残るSiOx膜25を低温のプラズマCVD法で形成しているので、このSiOx膜25の膜質が必ずしも良くない。このため、ホットキャリア等によるチャネルコンダクタンスの低下等が少なくて長期的な信頼性が高いTFTを製造することが困難であった。
【0020】
また、上述の第3従来例では、非晶質Si層をSiOx膜で覆った状態でレーザ光を照射しているが、プラズマCVD法で堆積させただけの非晶質Si層には水素が多量に含まれているので、レーザ光の照射によって非晶質Si層から水素が突沸してSiOx膜が破損する。このため、歩留りが低くて、TFTを低コストで製造することが困難であった。
【0021】
また、上述の第4従来例では、ゲート酸化膜になったり不純物をイオン注入する際のマスクになってチャネル領域の裏面に残ったりするSiOx膜の膜質を600℃程度の炉熱処理で改善しているが、炉熱処理は被処理体の全体が等温になる熱平衡状態で行われる。
【0022】
このため、安価なガラス基板では熱処理後に収縮が生じ、しかも、600℃程度の温度では熱酸化膜に近い優れた膜質までSiOx膜の膜質を改善することが困難である。この結果、長期的な信頼性が高いTFTを低コストで製造することが困難であった。
【0023】
従って、本願の発明は、活性層用の多結晶半導体層上に形成した時点の絶縁膜の膜質が劣っていても、多結晶半導体層の構造を変化させることなく、熱酸化膜に近い優れた膜質まで絶縁膜の膜質を改善することができ、しかも、熱処理に伴う絶縁膜の破損がなくて歩留りが高く、また、安価な材料を含む絶縁性基体を採用しても熱処理後の絶縁性基体の熱収縮を防止することができて、特性を低下させることなく、長期的な信頼性が高い薄膜トランジスタを低コストで製造することができる方法を提供することを目的としている。
【0024】
【課題を解決するための手段】
請求項1に係る薄膜トランジスタの製造方法では、絶縁性基体上に非晶質半導体層または多結晶半導体層を堆積させるが、堆積させた非晶質半導体層または多結晶半導体層にレーザ光を照射してその融点以上の温度の熱処理を施すので、結晶粒径が大きくて移動度の高い活性層用の多結晶半導体層を形成することができる。なお、絶縁性基体上に多結晶半 導体層を堆積させれば、堆積では非晶質半導体層からの固相成長に比べて温度が低くてもよいので、安価な材料を含む絶縁性基体を採用しても、多結晶半導体層を堆積させた後の絶縁性基体の熱収縮を防止することができる。
【0025】
そして、活性層用の多結晶半導体層上に絶縁膜を形成した状態で絶縁膜側からレーザ光を照射するので、レーザ光が絶縁膜を透過する場合でも、多結晶半導体層でレーザ光を吸収してこの多結晶半導体層を加熱することによって、絶縁膜を間接的に熱処理することができる。このため、活性層用の多結晶半導体層上に形成した時点の絶縁膜の膜質が劣っていても、レーザ光の照射による熱処理で絶縁膜の膜質を改善することができる。
【0026】
しかも、絶縁膜に施す熱処理のためのレーザ光の照射エネルギーを、堆積させた非晶質半導体層または多結晶半導体層に対するレーザ光の照射エネルギーよりも低くする。従って、形成済の活性層用の多結晶半導体層の構造を変化させることなく、絶縁膜の膜質を改善することができる。
【0027】
更に、レーザ光の照射による熱処理では温度を2000℃程度まで上昇させることができるので、熱酸化膜に近い優れた膜質まで絶縁膜の膜質を改善することができる。このため、絶縁膜と多結晶半導体層との界面及び絶縁膜のうちでこの界面に近い部分におけるエネルギー準位を減少させることができる。
【0028】
また、絶縁膜を形成するのが多結晶半導体層上であって非晶質半導体層上ではないので、非晶質半導体層上に絶縁膜を形成した状態でレーザ光の照射による熱処理を施す場合における非晶質半導体層からの水素の突沸等による絶縁膜の破損がない。
【0029】
また、上述の様に、レーザ光が絶縁膜を透過する場合でも、多結晶半導体層でレーザ光を吸収してこの多結晶半導体層を加熱することによって、絶縁膜を間接的に熱処理することができる。このため、絶縁性基体の加熱を防止することができて、安価な材料を含む絶縁性基体を採用しても熱処理後の絶縁性基体の熱収縮を防止することができる。
【0030】
請求項2に係る薄膜トランジスタの製造方法では、絶縁膜の光学的厚さがレーザ光の波長の四分の一の奇数倍であるので、絶縁膜がレーザ光に対して透光性を有していて純粋に干渉膜として機能する場合でも、絶縁膜と多結晶半導体層との界面におけるレーザ光の反射率が最小である。このため、レーザ光の照射エネルギーを有効に利用することができて熱処理の効果を確実に得ることができる。
【0031】
請求項3に係る薄膜トランジスタの製造方法では、チャネル領域のパターンの絶縁膜をマスクにして活性層用の多結晶半導体層に不純物を導入した後に熱処理を施すので、ソース・ドレインを形成するために多結晶半導体層に導入した不純物の活性化と不純物を導入する際のマスクにした絶縁膜の膜質の改善とを同時に行うことができる。
【0032】
請求項に係る薄膜トランジスタの製造方法では、絶縁膜を形成した後にこの絶縁膜及び多結晶半導体層を活性層のパターンに加工するので、多結晶半導体層を活性層のパターンに加工した後に絶縁膜を形成する場合に比べて、多結晶半導体層と絶縁膜との界面を清浄な状態に保持することができる。
【0033】
【発明の実施の形態】
以下、本願の発明の第1及び第2実施形態を、図1〜3を参照しながら説明する。図1が、トップゲート構造のTFTの製造方法に適用した第1実施形態を示している。この第1実施形態では、図1(a)に示す様に、ガラス基板(図示せず)上に厚さ200nmのSiNx膜と厚さ200nmのSiOx膜とをプラズマCVD法で連続的に堆積させて絶縁膜31を形成し、ガラス基板と絶縁膜31とで絶縁性基体を形成する。
【0034】
その後、更に、厚さ40nmの非晶質Si層を絶縁膜31上にプラズマCVD法で連続的に堆積させ、この非晶質Si層から水素を離脱させるために400℃、1時間の熱処理を行う。そして、波長308nmのエキシマレーザ光(図示せず)を380mJ/cm2のエネルギー密度で30n秒間に亘って非晶質Si層に照射して、この非晶質Si層を多結晶Si層32にする。
【0035】
その後、ゲート酸化膜にするための厚さ150nmのSiOx膜33をプラズマCVD法で堆積させ、エキシマレーザ光34を250mJ/cm2のエネルギー密度で30n秒間に亘ってSiOx膜33側から照射して、このSiOx膜33の膜質を改善する。
【0036】
なお、SiOx膜33の屈折率を1.465とすると、このSiOx膜33と多結晶Si層32との界面におけるエキシマレーザ光34の反射率を最小にするためには、SiOx膜33の厚さを正確には(3/4)×(308/1.465)=157(nm)にする必要があるが、この第1実施形態では、およその値として150nmを採用した。
【0037】
次に、図1(b)に示す様に、SiOx膜33と多結晶Si層32とを活性層のパターンに加工する。そして、図1(c)に示す様に、厚さ200nmのMo膜35をスパッタリング法で堆積させ、このMo膜35をゲート配線のパターンに加工する。
【0038】
次に、図1(d)に示す様に、Mo膜35をマスクにすると共にSiOx膜33を介して、多結晶Si層32に不純物36をイオン注入して、チャネル領域32aとその両側のソース・ドレイン32bとを形成する。
【0039】
具体的には、NチャネルTFTを製造するためには、P+イオンを1×1015cm-2の実効ドーズ量でイオン注入し、PチャネルTFTを製造するためには、B+イオンを8×1014cm-2の実効ドーズ量でイオン注入する。そして、エキシマレーザ光(図示せず)を200mJ/cm2のエネルギー密度で照射して、ソース・ドレイン32b中の不純物36を活性化させる。
【0040】
次に、図1(e)に示す様に、厚さ200nmのSiNx膜と厚さ200nmのSiOx膜とをプラズマCVD法で連続的に堆積させて層間絶縁膜37を形成し、ソース・ドレイン32bに対する接続孔3を層間絶縁膜37及びSiOx膜33に開孔する。そして、厚さ500nmのAl膜39でソース・ドレイン電極を形成して、このTFTを完成させる。
【0041】
図2は、以上の第1実施形態で製造したTFTと図4に示した第1従来例で製造したTFTとにおけるID−VG曲線であり、ドレイン電圧を10Vに固定した状態でゲート電圧を−15Vから+15Vまで変化させた場合のドレイン電流を示している。
【0042】
この図2から、NチャネルTFT及びPチャネルTFTの何れにおいても、第1従来例で製造したTFTに比べて、第1実施形態で製造したTFTの特性曲線がゲート電圧の正方向へ約2.5Vシフトしており、多結晶Si層32とSiOx膜33との界面における正電荷つまりエネルギー準位の減少を示す結果が得られている。
【0043】
図2は、ゲート電圧を−15V、ソース・ドレイン電圧を0Vにした場合の200℃、15分間のBTストレス試験の結果をも示している。NチャネルTFT及びPチャネルTFTの何れにおいても、第1従来例で製造したTFTでは閾値電圧が負方向へ2〜2.5Vシフトしているのに対して、第1実施形態で製造したTFTでは閾値電圧が負方向へ0.3〜0.5Vしかシフトしていない。従って、第1実施形態による長期的な信頼性の改善効果が確認されている。
【0044】
図3が、ボトムゲート構造のTFTの製造方法に適用した第2実施形態を示している。この第2実施形態では、図3(a)に示す様に、絶縁性基体としてのガラス基板41上に厚さ200nmのMo膜42をスパッタリング法で堆積させ、このMo膜42をゲート配線のパターンに加工する。
【0045】
次に、図3(b)に示す様に、ゲート酸化膜としての厚さ120nmのSiOx膜43と厚さ40nmの非晶質Si層とをプラズマCVD法で連続的に堆積させた後、上述の第1実施形態と同様の工程を実行して、非晶質Si層から水素を離脱させ、更に、この非晶質Si層を多結晶Si層44にする。
【0046】
そして、厚さ150nmのSiOx膜45をプラズマCVD法で堆積させ、Mo膜42をマスクにしてガラス基板41の裏面側から露光を行うリソグラフィ等でこのSiOx膜45をチャネル領域のパターンに加工する。
【0047】
次に、図3(c)に示す様に、上述の第1実施形態と同じドーズ量で、SiOx膜45をマスクにして多結晶Si層44に不純物46をイオン注入して、チャネル領域44aとその両側のソース・ドレイン44bとを形成する。そして、図3(d)に示す様に、エキシマレーザ光47を240mJ/cm2のエネルギー密度で照射して、ソース・ドレイン44b中の不純物46の活性化とSiOx膜45の膜質の改善とを同時に行う。
【0048】
次に、図3(e)に示す様に、多結晶Si層44を活性層のパターンに加工する。その後、図3(f)に示す様に、厚さ100nmのSiOx膜と厚さ200nmのSiNx膜とをプラズマCVD法で連続的に堆積させて層間絶縁膜48を形成し、ソース・ドレイン44bに対する接続孔49を層間絶縁膜48に開孔する。そして、厚さ500nmのAl膜50でソース・ドレイン電極を形成して、このTFTを完成させる。
【0049】
次に、以上の第2実施形態で製造したNチャネルTFTと図5に示した第2従来例で製造したNチャネルTFTとにおける、ホットキャリアによる信頼性の低下を評価するために、5Vのゲート電圧及び15Vのドレイン電圧を印加し、10分毎にソースとドレインとの配置を逆転させて、10Vのゲート電圧及び10Vのドレイン電圧におけるドレイン電流を測定した。
【0050】
ソースとドレインとの配置を周期的に逆転させてドレイン電流を測定するのは、ドレイン電圧の印加時にドレイン側にホットキャリアが注入されると、このドレインがソースになった時にソースの抵抗が高くなるので、ソースとドレインとの配置を逆転した時のドレイン電流に注入ホットキャリアの効果が顕著に現れるからである。
【0051】
この測定の結果、第2従来例で製造したNチャネルTFTでは10分経過時で最初の10%までドレイン電流が減少したのに対して、第2実施形態で製造したNチャネルTFTでは60分経過時でも最初の90%までしかドレイン電流が減少しなかった。
【0052】
なお、以上の第1及び第2実施形態では、プラズマCVD法で堆積させた非晶質Si層にエキシマレーザ光を照射することによって活性層用の多結晶Si層32、44を形成しているが、リモートプラズマCVD法等で多結晶Si層を堆積させ、この多結晶Si層にレーザ光を照射してその融点以上の温度の熱処理を施すことによって、活性層用の多結晶Si層32、44を形成してもよい。
【0053】
堆積させるのが非晶質Si層ではなくて多結晶Si層であっても、堆積時に必要な温度は、非晶質Si層を多結晶Si層に固相成長させる温度よりも低くてよいので、安価なガラス基板等を含む絶縁性基体を採用することができる。そして、堆積時の温度が比較的低いために多結晶Si層の結晶粒径が小さくても、レーザ光を照射してその融点以上の温度の熱処理を施すので、結晶粒径が大きくて移動度の高い活性層用の多結晶Si層32、44を形成することができる。
【0054】
なお、結晶粒径を大きくして移動度を高くした活性層用の多結晶Si層32、44の構造変化を防止するために、後にSiOx膜33、45に施す熱処理のためのエキシマレーザ光34、47の照射エネルギーは、堆積させた多結晶Si層に対するレーザ光の照射エネルギーよりも低くする。また、上述の第1及び第2実施形態ではプラズマCVD法で非晶質Si層を堆積させているが、この非晶質Si層をスパッタリング法で堆積させてもよい。
【0055】
また、上述の第1及び第2実施形態では、SiOx膜33、45と多結晶Si層32、44との界面におけるエキシマレーザ光34、47の反射率を最小にするために、SiOx膜33、45の厚さを150nmにしているが、SiOx膜33、45の屈折率をn、エキシマレーザ光34、47の波長をλ、負ではない整数をmとすれば、SiOx膜33、45の厚さdは、
d={(2m+1)/4}・(λ/n)
であればよく、上述の反射率が小さければ、厳密にこの厚さでなくてもよい。
【0056】
また、上述の第1実施形態では、図1(b)に示した様にSiOx膜33と多結晶Si層32との両方を活性層のパターンに加工しているので、これらの間の界面がパターニング工程で汚染されない。このため、この界面を清浄な状態に保持することができて、この界面におけるエネルギー準位を減少させることができる。
【0057】
しかし、エキシマレーザ光34の照射による熱処理をSiOx膜33に施すことによって上述の界面におけるエネルギー準位を十分に減少させることができれば、多結晶Si層32を活性層のパターンに加工した後にSiOx膜33を堆積させてもよい。
【0058】
更に、上述の第1及び第2実施形態では、多結晶Si層32、44及びSiOx膜33、45を用いているが、多結晶Si層以外の多結晶半導体層及びSiOx膜以外の絶縁膜を夫々多結晶Si層32、44及びSiOx膜33、45の代わりに用いてもよい。
【0059】
【発明の効果】
請求項1に係る薄膜トランジスタの製造方法では、活性層用の多結晶半導体層上に形成した時点の絶縁膜の膜質が劣っていても、形成済の活性層用の多結晶半導体層の構造を変化させることなく、絶縁膜と多結晶半導体層との界面及び絶縁膜のうちでこの界面に近い部分におけるエネルギー準位を減少させることができる。
【0060】
このため、活性層用の多結晶半導体層上の絶縁膜がゲート絶縁膜になるトップゲート構造では、特性を低下させることなく、適正な閾値電圧を有すると共にホットキャリア等による閾値電圧の変動やチャネルコンダクタンスの低下等が少なくて長期的な信頼性が高い薄膜トランジスタを製造することができる。
【0061】
また、活性層用の多結晶半導体層上の絶縁膜がソース・ドレインを形成するための不純物を導入する際のマスクになってこの絶縁膜がチャネル領域の裏面に残るボトムゲート構造では、特性を低下させることなく、ホットキャリア等によるチャネルコンダクタンスの低下等が少なくて長期的な信頼性が高い薄膜トランジスタを製造することができる。
【0062】
しかも、熱処理に伴う絶縁膜の破損がなくて歩留りが高く、また、安価な材料を含む絶縁性基体を採用しても熱処理後の絶縁性基体の熱収縮を防止することができるので、薄膜トランジスタを低コストで製造することができる。
【0063】
請求項2に係る薄膜トランジスタの製造方法では、レーザ光の照射エネルギーを有効に利用することができて熱処理の効果を確実に得ることができるので、長期的な信頼性が高い薄膜トランジスタを確実に製造することができる。
【0064】
請求項3に係る薄膜トランジスタの製造方法では、ソース・ドレインを形成するために多結晶半導体層に導入した不純物の活性化と不純物を導入する際のマスクにした絶縁膜の膜質の改善とを同時に行うことができるので、製造工程が少なくて、薄膜トランジスタを低コストで製造することができる。
【0065】
請求項に係る薄膜トランジスタの製造方法では、多結晶半導体層と絶縁膜との界面を清浄な状態に保持することができるので、この界面におけるエネルギー準位を更に減少させることができて、長期的な信頼性が更に高い薄膜トランジスタを製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本願の発明の第1実施形態を工程順に示す側断面図である。
【図2】第1実施形態で製造したTFT及び第1従来例で製造したTFTにおけるID−VG曲線のグラフである。
【図3】本願の発明の第2実施形態を工程順に示す側断面図である。
【図4】本願の発明の第1従来例を工程順に示す側断面図である。
【図5】本願の発明の第2従来例を工程順に示す側断面図である。
【符号の説明】
31…絶縁膜(絶縁性基体)、32…多結晶Si層(多結晶半導体層)、33…SiOx膜(絶縁膜)、34…エキシマレーザ光(レーザ光)、41…ガラス基板(絶縁性基体)、44…多結晶Si層(多結晶半導体層)、44a…チャネル領域、45…SiOx膜(絶縁膜)、46…不純物、47…エキシマレーザ光(レーザ光)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The invention of the present application relates to a method of manufacturing a thin film transistor (TFT) having a semiconductor layer on an insulating substrate as an active layer.
[0002]
[Prior art]
In recent years, the demand for liquid crystal display devices as flat display devices has increased, and TFT active matrix addressing that is advantageous for increasing contrast and definition is widely used as a driving method. In this method, a TFT as a switching element is disposed in each pixel, and voltage is applied to the liquid crystal for each pixel. That is, when a signal is input to the scanning lines arranged in the horizontal direction, the TFT is turned on, and the signal voltage from the signal lines arranged in the vertical direction is applied to the liquid crystal.
[0003]
In the TFT method, when an amorphous Si layer is an active layer and a TFT having a low current driving capability is used, this TFT is simply disposed in each pixel as a switching element, and driving of scanning lines and signal lines is performed. Is performed by an external IC mounted via an extraction electrode.
[0004]
In this structure, since the active layer can be formed by a low-temperature plasma CVD method, an inexpensive glass substrate can be used as at least a part of the insulating substrate, and the manufacturing cost is low. However, it is disadvantageous when the density of the extraction electrodes is increased to the extent that the mounting of the external IC reaches the limit, that is, when an ultra-small or ultra-high definition liquid crystal display device is manufactured.
[0005]
On the other hand, when a TFT having a high current driving capability is used with the polycrystalline Si layer as an active layer, the scanning line and signal line driving elements can also be formed integrally and at high density as TFTs. Therefore, it is advantageous when manufacturing an ultra-small or ultra-high definition liquid crystal display device.
[0006]
However, in order to form a polycrystalline Si layer from an amorphous Si layer by solid phase growth by high-temperature furnace heat treatment, a quartz substrate having high purity and low shrinkage after heat treatment is used as at least a part of the insulating substrate. There is a need. As a result, a large insulating substrate cannot be used, and there is a limit to the size of the display screen. Since quartz is used, the manufacturing cost is high.
[0007]
Therefore, as a technique for solving these problems while maintaining the advantages of the above two cases, an amorphous Si layer is deposited on an inexpensive glass substrate by a low-temperature plasma CVD method, and then irradiated by laser light. A method of forming a polycrystalline semiconductor layer for an active layer by melting and recrystallizing an amorphous Si layer by short-time heat treatment has been considered.
[0008]
FIG. 4 shows a first conventional example of the present invention in which a TFT having a top gate structure is manufactured by this method. In this first conventional example, as shown in FIG. 4A, an insulating substrate 11 is formed by laminating an insulating film 11 on a glass substrate (not shown), and a non-plasma CVD method is used on the insulating film 11. Deposit a crystalline Si layer.
[0009]
Thereafter, the amorphous Si layer is melted and recrystallized by short-time heat treatment by laser light irradiation to form a polycrystalline Si layer 12 for the active layer. Then, the polycrystalline Si layer 12 is processed into an active layer pattern, and an SiO x film 13 as a gate oxide film is deposited by plasma CVD.
[0010]
Next, as shown in FIG. 4B, a gate wiring is formed with the Mo film 14. Thereafter, as shown in FIG. 4C, impurities 15 are ion-implanted into the polycrystalline Si layer 12 through the SiO x film 13 using the Mo film 14 as a mask, so that the channel region 12a and the sources on both sides thereof are implanted. -The drain 12b is formed. Then, the impurity 15 in the source / drain 12b is activated by heat treatment.
[0011]
Next, as shown in FIG. 4D, an interlayer insulating film 16 is formed, and a connection hole 17 for the source / drain 12b is opened in the interlayer insulating film 16 and the SiO x film 13. Then, source / drain electrodes are formed with the Al film 18 to complete this TFT.
[0012]
FIG. 5 shows a second conventional example of the present invention for manufacturing a TFT having a bottom gate structure. In this second conventional example, as shown in FIG. 5A, a gate wiring is formed with a Mo film 22 on a glass substrate 21 as an insulating substrate.
[0013]
Next, as shown in FIG. 5 (b), after continuously depositing a SiO x film 23 and the amorphous Si layer as a gate oxide film by plasma CVD, short by laser light irradiation heat treatment Then, the amorphous Si layer is melted and recrystallized to form a polycrystalline Si layer 24 for the active layer. Thereafter, the SiO x film 25 is deposited by plasma CVD, and the SiO x film 25 is processed into a channel region pattern.
[0014]
Next, as shown in FIG. 5C, impurities 26 are ion-implanted into the polycrystalline Si layer 24 using the SiO x film 25 as a mask to form a channel region 24a and source / drain 24b on both sides thereof. . Then, the impurity 26 in the source / drain 24b is activated by heat treatment by irradiation with laser light or lamp light.
[0015]
Next, as shown in FIG. 5D, the polycrystalline Si layer 24 is processed into an active layer pattern. Thereafter, as shown in FIG. 5E, an interlayer insulating film 27 is formed, and connection holes 28 for the source / drain 24b are formed in the interlayer insulating film 27. Then, source / drain electrodes are formed with the Al film 29 to complete this TFT.
[0016]
Next, a third conventional example will be described. In this third conventional example, an amorphous Si layer for forming a polycrystalline Si layer for an active layer, and a gate oxide film or a mask for ion implantation of impurities remain on the back surface of the channel region. After the SiO x film to be deposited is continuously deposited by the plasma CVD method, the amorphous Si layer is converted into a polycrystalline Si layer by a short time heat treatment by laser light irradiation, and at the same time, the film quality of the SiO x film is improved.
[0017]
Next, a fourth conventional example will be described. In the fourth conventional example, after forming an SiO x film which becomes a gate oxide film or remains on the back surface of the channel region as a mask for ion implantation of impurities, this SiO x is subjected to furnace heat treatment at about 600 ° C. The film quality of the film is improved (for example, JP-A-9-64365).
[0018]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the first conventional example shown in FIG. 4, since the SiO x film 13 as the gate oxide film is formed by the low temperature plasma CVD method, the film quality of the SiO x film 13 is not necessarily good. For this reason, it has been difficult to produce a TFT having an appropriate threshold voltage and high reliability in the long term due to a small threshold voltage variation due to hot carriers and the like, and a decrease in channel conductance.
[0019]
Further, in the second conventional example shown in FIG. 5, the SiO x film 25 remaining on the back surface of the channel region 24a as a mask for ion implantation of the impurity 26 is formed by a low temperature plasma CVD method. The film quality of the SiO x film 25 is not necessarily good. For this reason, it has been difficult to manufacture a TFT having a long-term reliability with little decrease in channel conductance due to hot carriers or the like.
[0020]
In the third conventional example, the laser beam is irradiated with the amorphous Si layer covered with the SiO x film. However, the amorphous Si layer deposited by the plasma CVD method is exposed to hydrogen. Is contained in a large amount, hydrogen is bumped from the amorphous Si layer by the laser beam irradiation, and the SiO x film is damaged. For this reason, the yield is low, and it is difficult to manufacture TFTs at low cost.
[0021]
In the above-described fourth conventional example, the film quality of the SiO x film that becomes a gate oxide film or remains on the back surface of the channel region as a mask for ion implantation of impurities is improved by furnace heat treatment at about 600 ° C. However, the furnace heat treatment is performed in a thermal equilibrium state where the entire object to be processed is isothermal.
[0022]
For this reason, an inexpensive glass substrate shrinks after heat treatment, and at a temperature of about 600 ° C., it is difficult to improve the film quality of the SiO x film to an excellent film quality close to a thermal oxide film. As a result, it has been difficult to manufacture a TFT having high long-term reliability at a low cost.
[0023]
Therefore, the invention of the present application is superior to a thermal oxide film without changing the structure of the polycrystalline semiconductor layer even if the quality of the insulating film when it is formed on the polycrystalline semiconductor layer for the active layer is inferior. Insulating substrate after heat treatment can improve the film quality of the insulating film up to the film quality, and there is no damage to the insulating film due to the heat treatment and the yield is high, and even if an insulating substrate containing an inexpensive material is adopted It is an object of the present invention to provide a method capable of preventing a thermal contraction of a thin film transistor and manufacturing a thin film transistor with high long-term reliability at low cost without deteriorating characteristics.
[0024]
[Means for Solving the Problems]
In the thin film transistor manufacturing method according to claim 1, an amorphous semiconductor layer or a polycrystalline semiconductor layer is deposited on an insulating substrate, and the deposited amorphous semiconductor layer or polycrystalline semiconductor layer is irradiated with laser light. Since the heat treatment is performed at a temperature higher than the melting point, a polycrystalline semiconductor layer for an active layer having a large crystal grain size and high mobility can be formed. Incidentally, if depositing a polycrystalline semi-conductor layer on an insulating substrate, since it is low temperature as compared with the solid phase growth of the amorphous semiconductor layer is deposited, an insulating substrate comprising an inexpensive material Even if it is adopted, it is possible to prevent thermal contraction of the insulating substrate after the polycrystalline semiconductor layer is deposited.
[0025]
Since the laser beam is irradiated from the insulating film side with the insulating film formed on the polycrystalline semiconductor layer for the active layer, the polycrystalline semiconductor layer absorbs the laser beam even when the laser beam passes through the insulating film. By heating the polycrystalline semiconductor layer, the insulating film can be indirectly heat-treated. For this reason, even if the film quality of the insulating film at the time of formation on the polycrystalline semiconductor layer for the active layer is inferior, the film quality of the insulating film can be improved by heat treatment by laser light irradiation.
[0026]
Moreover, the irradiation energy of the laser light for the heat treatment performed on the insulating film, lower than the irradiation energy of the laser light to the amorphous semiconductor layer or a polycrystalline semiconductor layer deposited. Therefore, the quality of the insulating film can be improved without changing the structure of the polycrystalline semiconductor layer for the active layer that has been formed.
[0027]
Further, since the temperature can be increased to about 2000 ° C. in the heat treatment by laser light irradiation, the film quality of the insulating film can be improved to an excellent film quality close to that of the thermal oxide film. For this reason, the energy level in the part close | similar to this interface among the interface of an insulating film and a polycrystalline-semiconductor layer and an insulating film can be reduced.
[0028]
In addition, since the insulating film is formed on the polycrystalline semiconductor layer and not on the amorphous semiconductor layer, heat treatment is performed by laser light irradiation with the insulating film formed on the amorphous semiconductor layer. There is no damage to the insulating film due to bumping of hydrogen from the amorphous semiconductor layer.
[0029]
Further, as described above, even when laser light passes through the insulating film, the insulating film can be indirectly heat-treated by absorbing the laser light by the polycrystalline semiconductor layer and heating the polycrystalline semiconductor layer. it can. For this reason, heating of the insulating substrate can be prevented, and thermal contraction of the insulating substrate after heat treatment can be prevented even if an insulating substrate containing an inexpensive material is employed.
[0030]
In the thin film transistor manufacturing method according to claim 2, since the optical thickness of the insulating film is an odd multiple of a quarter of the wavelength of the laser beam, the insulating film has a light-transmitting property with respect to the laser beam. Even when it functions purely as an interference film, the reflectance of the laser beam at the interface between the insulating film and the polycrystalline semiconductor layer is minimal. For this reason, the irradiation energy of a laser beam can be used effectively and the effect of heat processing can be acquired reliably.
[0031]
In the method of manufacturing a thin film transistor according to claim 3, since heat treatment of the insulating film pattern Ji Yaneru region after introducing the impurity into polycrystalline semiconductor layer for the active layer as a mask, to form the source and drain It is possible to simultaneously activate the impurities introduced into the polycrystalline semiconductor layer and improve the film quality of the insulating film used as a mask when the impurities are introduced.
[0032]
In the method of manufacturing a thin film transistor according to claim 4 , since the insulating film and the polycrystalline semiconductor layer are processed into an active layer pattern after the insulating film is formed, the insulating film is processed after the polycrystalline semiconductor layer is processed into the active layer pattern. The interface between the polycrystalline semiconductor layer and the insulating film can be kept clean as compared with the case of forming.
[0033]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, first and second embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 1 shows a first embodiment applied to a method for manufacturing a TFT having a top gate structure. In the first embodiment, as shown in FIG. 1A, a 200 nm thick SiN x film and a 200 nm thick SiO x film are continuously formed on a glass substrate (not shown) by a plasma CVD method. An insulating film 31 is formed by deposition, and an insulating substrate is formed by the glass substrate and the insulating film 31.
[0034]
Thereafter, an amorphous Si layer having a thickness of 40 nm is further continuously deposited on the insulating film 31 by plasma CVD, and heat treatment is performed at 400 ° C. for 1 hour in order to release hydrogen from the amorphous Si layer. Do. Then, an amorphous Si layer is irradiated with an excimer laser beam (not shown) having a wavelength of 308 nm at an energy density of 380 mJ / cm 2 for 30 nsec. This amorphous Si layer is applied to the polycrystalline Si layer 32. To do.
[0035]
Thereafter, a SiO x film 33 having a thickness of 150 nm for forming a gate oxide film is deposited by plasma CVD, and excimer laser light 34 is irradiated from the side of the SiO x film 33 at an energy density of 250 mJ / cm 2 for 30 nsec. Thus, the film quality of the SiO x film 33 is improved.
[0036]
If the refractive index of the SiO x film 33 is 1.465, in order to minimize the reflectance of the excimer laser beam 34 at the interface between the SiO x film 33 and the polycrystalline Si layer 32, the SiO x film 33 is used. In the first embodiment, 150 nm is used as an approximate value, although it is necessary to accurately set the thickness of (3/4) × (308 / 1.465) = 157 (nm).
[0037]
Next, as shown in FIG. 1B, the SiO x film 33 and the polycrystalline Si layer 32 are processed into an active layer pattern. Then, as shown in FIG. 1C, a Mo film 35 having a thickness of 200 nm is deposited by sputtering, and this Mo film 35 is processed into a gate wiring pattern.
[0038]
Next, as shown in FIG. 1D, an impurity 36 is ion-implanted into the polycrystalline Si layer 32 through the SiO x film 33 using the Mo film 35 as a mask, and the channel region 32a and both sides thereof are implanted. Source / drain 32b is formed.
[0039]
Specifically, in order to manufacture an N channel TFT, P + ions are ion-implanted with an effective dose of 1 × 10 15 cm −2 , and in order to manufacture a P channel TFT, 8 B + ions are used. Ions are implanted at an effective dose of × 10 14 cm -2 . Then, excimer laser light (not shown) is irradiated at an energy density of 200 mJ / cm 2 to activate the impurities 36 in the source / drain 32b.
[0040]
Next, as shown in FIG. 1E, an SiN x film having a thickness of 200 nm and an SiO x film having a thickness of 200 nm are successively deposited by a plasma CVD method to form an interlayer insulating film 37. to opening a connection hole 3 8 for the drain 32b in the interlayer insulating film 37 and the SiO x film 33. Then, a source / drain electrode is formed with an Al film 39 having a thickness of 500 nm to complete this TFT.
[0041]
Figure 2 is a more first shown in TFT and 4 prepared in the first embodiment is a I D -V G curve in the TFT manufactured in the conventional example, the gate voltage while fixing the drain voltage to 10V The drain current when V is changed from -15V to + 15V is shown.
[0042]
From FIG. 2, in both the N-channel TFT and the P-channel TFT, the characteristic curve of the TFT manufactured in the first embodiment is about 2 in the positive direction of the gate voltage as compared with the TFT manufactured in the first conventional example. The result is shifted by 5 V, and a result indicating a decrease in positive charge, that is, energy level at the interface between the polycrystalline Si layer 32 and the SiO x film 33 is obtained.
[0043]
FIG. 2 also shows the results of a BT stress test at 200 ° C. for 15 minutes when the gate voltage is −15 V and the source / drain voltage is 0 V. In both the N-channel TFT and the P-channel TFT, the threshold voltage is shifted by 2 to 2.5 V in the negative direction in the TFT manufactured in the first conventional example, whereas in the TFT manufactured in the first embodiment. The threshold voltage is shifted only 0.3 to 0.5 V in the negative direction. Therefore, the long-term reliability improvement effect according to the first embodiment is confirmed.
[0044]
FIG. 3 shows a second embodiment applied to a method for manufacturing a TFT having a bottom gate structure. In the second embodiment, as shown in FIG. 3A, a Mo film 42 having a thickness of 200 nm is deposited on a glass substrate 41 as an insulating substrate by a sputtering method, and this Mo film 42 is formed into a gate wiring pattern. To process.
[0045]
Next, as shown in FIG. 3B, after depositing a 120 nm thick SiO x film 43 and a 40 nm thick amorphous Si layer as a gate oxide film continuously by a plasma CVD method, Steps similar to those in the first embodiment described above are performed to release hydrogen from the amorphous Si layer, and this amorphous Si layer is made into a polycrystalline Si layer 44.
[0046]
Then, a 150 nm thick SiO x film 45 is deposited by plasma CVD, and the SiO x film 45 is processed into a channel region pattern by lithography or the like that exposes from the back side of the glass substrate 41 using the Mo film 42 as a mask. To do.
[0047]
Next, as shown in FIG. 3C, an impurity 46 is ion-implanted into the polycrystalline Si layer 44 using the SiO x film 45 as a mask with the same dose as that in the first embodiment described above, thereby forming a channel region 44a. And the source / drain 44b on both sides thereof. Then, as shown in FIG. 3D, the excimer laser beam 47 is irradiated at an energy density of 240 mJ / cm 2 to activate the impurities 46 in the source / drain 44b and improve the film quality of the SiO x film 45. At the same time.
[0048]
Next, as shown in FIG. 3E, the polycrystalline Si layer 44 is processed into an active layer pattern. Thereafter, as shown in FIG. 3 (f), an SiO x film having a thickness of 100 nm and an SiN x film having a thickness of 200 nm are successively deposited by a plasma CVD method to form an interlayer insulating film 48. A connection hole 49 to 44 b is opened in the interlayer insulating film 48. Then, source / drain electrodes are formed with an Al film 50 having a thickness of 500 nm to complete this TFT.
[0049]
Next, in order to evaluate a decrease in reliability due to hot carriers in the N-channel TFT manufactured in the second embodiment and the N-channel TFT manufactured in the second conventional example shown in FIG. A voltage and a drain voltage of 15 V were applied, and the arrangement of the source and drain was reversed every 10 minutes, and the drain current at a gate voltage of 10 V and a drain voltage of 10 V was measured.
[0050]
The drain current is measured by periodically reversing the arrangement of the source and the drain. When hot carriers are injected into the drain side when the drain voltage is applied, the resistance of the source increases when the drain becomes the source. This is because the effect of injected hot carriers appears remarkably in the drain current when the arrangement of the source and drain is reversed.
[0051]
As a result of this measurement, the drain current decreased to the first 10% after 10 minutes in the N-channel TFT manufactured in the second conventional example, whereas 60 minutes passed in the N-channel TFT manufactured in the second embodiment. Even at that time, the drain current decreased only to the first 90%.
[0052]
In the first and second embodiments described above, the polycrystalline Si layers 32 and 44 for the active layer are formed by irradiating the excimer laser light to the amorphous Si layer deposited by the plasma CVD method. However, by depositing a polycrystalline Si layer by a remote plasma CVD method or the like, and irradiating the polycrystalline Si layer with laser light and performing a heat treatment at a temperature equal to or higher than its melting point, the polycrystalline Si layer 32 for the active layer, 44 may be formed.
[0053]
Even if the deposition is not an amorphous Si layer but a polycrystalline Si layer, the temperature required for deposition may be lower than the temperature at which the amorphous Si layer is solid-phase grown on the polycrystalline Si layer. An insulating substrate including an inexpensive glass substrate or the like can be employed. Even if the crystal grain size of the polycrystalline Si layer is small because the deposition temperature is relatively low, the heat treatment at a temperature equal to or higher than the melting point is performed by irradiating the laser beam. It is possible to form the polycrystalline Si layers 32 and 44 for the high active layer.
[0054]
An excimer laser beam for heat treatment to be applied to the SiO x films 33 and 45 later in order to prevent the structural change of the polycrystalline Si layers 32 and 44 for the active layer having a larger crystal grain size and higher mobility. The irradiation energy of 34 and 47 is made lower than the irradiation energy of the laser beam to the deposited polycrystalline Si layer. In the first and second embodiments described above, the amorphous Si layer is deposited by the plasma CVD method. However, the amorphous Si layer may be deposited by the sputtering method.
[0055]
In the first and second embodiments described above, in order to minimize the reflectivity of the excimer laser beams 34 and 47 at the interface between the SiO x films 33 and 45 and the polycrystalline Si layers 32 and 44, the SiO x film is used. The thicknesses of the layers 33 and 45 are 150 nm. If the refractive index of the SiO x films 33 and 45 is n, the wavelength of the excimer laser beams 34 and 47 is λ, and the non-negative integer is m, the SiO x film 33 , 45 thickness d is
d = {(2m + 1) / 4}. (λ / n)
If the above-mentioned reflectance is small, the thickness may not be strictly limited.
[0056]
In the first embodiment described above, both the SiO x film 33 and the polycrystalline Si layer 32 are processed into the active layer pattern as shown in FIG. Is not contaminated in the patterning process. For this reason, this interface can be maintained in a clean state, and the energy level at this interface can be reduced.
[0057]
However, if the energy level at the above-mentioned interface can be sufficiently reduced by applying heat treatment to the SiO x film 33 by irradiation with excimer laser light 34, the polycrystalline Si layer 32 is processed into an active layer pattern and then SiO 2 is processed. The x film 33 may be deposited.
[0058]
Furthermore, in the first and second embodiments described above, the polycrystalline Si layers 32 and 44 and the SiO x films 33 and 45 are used. However, the polycrystalline semiconductor layers other than the polycrystalline Si layer and the insulation other than the SiO x film are used. A film may be used in place of the polycrystalline Si layers 32 and 44 and the SiO x films 33 and 45, respectively.
[0059]
【The invention's effect】
In the thin film transistor manufacturing method according to claim 1, the structure of the formed polycrystalline semiconductor layer for the active layer is changed even if the quality of the insulating film at the time of formation on the polycrystalline semiconductor layer for the active layer is inferior. Without reducing the energy level, the energy level at the interface between the insulating film and the polycrystalline semiconductor layer and the portion of the insulating film close to the interface can be reduced.
[0060]
For this reason, in the top gate structure in which the insulating film on the polycrystalline semiconductor layer for the active layer is a gate insulating film, the threshold voltage fluctuation and channel due to hot carriers and the like have an appropriate threshold voltage without deteriorating characteristics. A thin film transistor with low long-term reliability and low decrease in conductance can be manufactured.
[0061]
In addition, the bottom gate structure in which the insulating film on the polycrystalline semiconductor layer for the active layer serves as a mask when introducing impurities for forming the source / drain and the insulating film remains on the back surface of the channel region has characteristics. Without lowering, it is possible to manufacture a thin film transistor with high long-term reliability with little reduction in channel conductance due to hot carriers or the like.
[0062]
In addition, the insulating film is not damaged due to the heat treatment, the yield is high, and even if an insulating substrate containing an inexpensive material is used, thermal contraction of the insulating substrate after the heat treatment can be prevented. It can be manufactured at low cost.
[0063]
In the thin film transistor manufacturing method according to claim 2, since the irradiation energy of the laser beam can be used effectively and the effect of the heat treatment can be obtained with certainty, a thin film transistor with high long-term reliability is reliably manufactured. be able to.
[0064]
In the method of manufacturing a thin film transistor according to claim 3, the improvement in the film quality of the insulating film as a mask when introducing the activation and impurities introduced impurities into a polycrystalline semiconductor layer to form a source over scan and drain Since the steps can be performed simultaneously, the number of manufacturing steps is small, and the thin film transistor can be manufactured at low cost.
[0065]
In the method of manufacturing a thin film transistor according to the fourth aspect , the interface between the polycrystalline semiconductor layer and the insulating film can be maintained in a clean state, so that the energy level at this interface can be further reduced, and the long-term A thin film transistor with higher reliability can be manufactured.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a side sectional view showing a first embodiment of the present invention in the order of steps.
2 is a graph of I D -V G curve of the TFT manufactured by a TFT and a first conventional example prepared in the first embodiment.
FIG. 3 is a side sectional view showing a second embodiment of the present invention in the order of steps.
FIG. 4 is a side sectional view showing a first conventional example of the invention of the present application in the order of steps.
FIG. 5 is a side sectional view showing a second conventional example of the present invention in the order of steps.
[Explanation of symbols]
31: insulating film (insulating substrate), 32 ... polycrystalline Si layer (polycrystalline semiconductor layer), 33 ... SiO x film (insulating film), 34 ... excimer laser beam (laser beam), 41 ... glass substrate (insulating Substrate), 44 ... polycrystalline Si layer (polycrystalline semiconductor layer), 44a ... channel region, 45 ... SiO x film (insulating film), 46 ... impurity, 47 ... excimer laser light (laser light)

Claims (4)

絶縁性基体上に非晶質半導体層または多結晶半導体層を堆積させる工程と、
堆積させた前記非晶質半導体層または多結晶半導体層にレーザ光を照射してその融点以上の温度の熱処理を施すことによって活性層用の多結晶半導体層を形成する工程と、
前記活性層用の多結晶半導体層上に絶縁膜を形成する工程と、
前記絶縁膜側からのレーザ光の照射による熱処理を前記絶縁膜に施す工程と
を具備し、
前記絶縁膜に施す前記熱処理のための前記レーザ光の照射エネルギーを前記堆積させた非晶質半導体層または多結晶半導体層に対する前記レーザ光の照射エネルギーよりも低くすることを特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。
Depositing an amorphous semiconductor layer or a polycrystalline semiconductor layer on an insulating substrate;
A step that form the polycrystalline semiconductor layer for the active layer by performing heat treatment temperature above its melting point the deposited amorphous semiconductor layer or a polycrystalline semiconductor layer is irradiated with a laser beam,
Forming an insulating film on the active layer polycrystalline semiconductor layer;
And a step of applying heat treatment to the insulating film by irradiation with laser light from the insulating film side ,
Manufacturing of a thin film transistor, characterized in that irradiation energy of the laser beam for the heat treatment applied to the insulating film is lower than irradiation energy of the laser beam to the deposited amorphous semiconductor layer or polycrystalline semiconductor layer Method.
前記絶縁膜の屈折率をn、前記レーザ光の波長をλ、負ではない整数をmとして、前記絶縁膜の厚さdを、
d={(2m+1)/4}・(λ/n)
にすることを特徴とする請求項1記載の薄膜トランジスタの製造方法。
The thickness d of the insulating film, where n is the refractive index of the insulating film, λ is the wavelength of the laser beam, and m is a non-negative integer,
d = {(2m + 1) / 4}. (λ / n)
2. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 1, wherein:
前記絶縁膜をチャネル領域のパターンに加工する工程と、
前記パターンの前記絶縁膜をマスクにして前記多結晶半導体層に不純物を導入する工程と、
前記導入の後に前記熱処理を施す工程と
を具備することを特徴とする請求項1記載の薄膜トランジスタの製造方法。
Processing the insulating film into a channel region pattern;
Introducing an impurity into the polycrystalline semiconductor layer using the insulating film of the pattern as a mask;
2. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 1, further comprising a step of performing the heat treatment after the introduction.
前記絶縁膜を形成した後にこの絶縁膜及び前記多結晶半導体層を前記活性層のパターンに加工することを特徴とする請求項1記載の薄膜トランジスタの製造方法。2. The method of manufacturing a thin film transistor according to claim 1, wherein the insulating film and the polycrystalline semiconductor layer are processed into a pattern of the active layer after the insulating film is formed.
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