[go: up one dir, main page]

JP5072147B2 - Method for manufacturing semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing semiconductor device Download PDF

Info

Publication number
JP5072147B2
JP5072147B2 JP2001154748A JP2001154748A JP5072147B2 JP 5072147 B2 JP5072147 B2 JP 5072147B2 JP 2001154748 A JP2001154748 A JP 2001154748A JP 2001154748 A JP2001154748 A JP 2001154748A JP 5072147 B2 JP5072147 B2 JP 5072147B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
conductive layer
semiconductor film
forming
insulating film
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2001154748A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2002353237A (en
Inventor
舜平 山崎
拓哉 松尾
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Sharp Corp
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd, Sharp Corp filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority to JP2001154748A priority Critical patent/JP5072147B2/en
Publication of JP2002353237A publication Critical patent/JP2002353237A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5072147B2 publication Critical patent/JP5072147B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Liquid Crystal (AREA)
  • Recrystallisation Techniques (AREA)
  • Electrodes Of Semiconductors (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Internal Circuitry In Semiconductor Integrated Circuit Devices (AREA)
  • Metal-Oxide And Bipolar Metal-Oxide Semiconductor Integrated Circuits (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は薄膜トランジスタ(以下、TFTと言う)で構成された回路を有する半導体装置の作製方法に関する。例えば、液晶表示装置に代表される電気光学装置、及び電気光学装置を部品として搭載した電気機器の構成に関する。なお、本明細書中において半導体装置とは、半導体特性を利用することで機能し得る装置全般を指し、上記電気光学装置及び電気機器もその範疇にあるとする。
【0002】
【従来の技術】
近年、絶縁性基板上に半導体薄膜を形成した半導体装置、例えば薄膜トランジスタ(TFT)等の半導体素子を用いた半導体装置を作製する技術が急速に発達している。その理由は、液晶表示装置(代表的には、アクティブマトリクス型液晶表示装置)の需要が高まってきたことによる。
【0003】
また、半導体装置の製造工程において公知の方法(熱アニール法、レーザアニール法、ラピッドサーマルアニール法(RTA法)等)により行われる熱処理は必須の工程となっている。特にドーピング処理後や、配線形成後には欠かすことが出来ない。
【0004】
なぜなら、ドーピング処理において、半導体膜へ打ち込まれるイオンのエネルギーは、半導体膜を形成する元素の結合エネルギーと比較して非常に大きい。そのため、前記半導体膜へ打ち込まれるイオンは前記半導体膜を形成する元素を格子点から弾き飛ばして結晶に欠陥を生じさせる。したがって、ドーピング処理後は前記欠陥の回復を行ない、また同時に打ち込んだ不純物元素を活性化させるために熱処理を行なう。また、不純物元素を活性化させることは、不純物元素が添加された領域を低抵抗領域にして低濃度ドレイン(LDD:Lightly Doped Drain)領域、ソース領域およびドレイン領域として機能させるために重要なプロセスである。
【0005】
また、配線の形成後に行なわれる熱処理は、半導体膜と配線との接触部におけるショットキバリアを低減してオーミックコンタクトを形成し、コンタクト抵抗を低減するために特に重要な工程となっている。前記半導体膜と前記配線とがオーミックコンタクトとなることで、デバイス動作時に配線と半導体膜との接触部での電圧降下や電力損失が無視できるため、高性能の半導体装置を作製することが出来る。また、この工程における熱処理はほとんどの場合、熱アニール法により行われる。
【0006】
【本発明が解決しようとする課題】
しかしながら、半導体装置の高性能化が進むにつれ、ゲート電極がメタル化するなど、比較的耐熱温度の低い層の形成が増えてきている。特に、前述のドーピング処理後および配線形成後の熱処理はゲート電極や配線形成後に行われるため、低温でしかも短時間で処理することが望まれる。
【0007】
また、工程数を少しでも減少させることは、製造コストの低下および製造歩留まりを向上させるためには非常に重要になっている。
【0008】
本発明はこのような問題点を解決するための技術であり、TFTを用いて作製するアクティブマトリクス型の液晶表示装置に代表される半導体装置において、該半導体装置の動作特性および信頼性を向上させると共に、工程数を削減して製造コストの低減および歩留まりの向上を実現することを目的としている。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ドーピング処理後の半導体膜の結晶性の回復、不純物元素の活性化および配線形成後のコンタクト抵抗の低減を行なうために、配線形成後に基板の裏面側(本明細書中では、半導体膜が形成されている面と反対側の面と定義する。)からレーザ光を照射することを特徴とする。ここで、基板の裏面側からレーザ光を照射するのは、基板の表面側(本明細書中では、半導体膜が形成されている面と定義する。)からでは配線がレーザ光を遮り、配線と半導体膜との接触部が加熱されないからである。また、層間絶縁膜の材料によっては、耐熱性の低いものもあり、レーザ光が前記層間絶縁膜に直接照射されることを防ぐためである。
【0010】
本発明において、配線と半導体膜との接触部が加熱されることが必須となる。そのため、前記半導体膜を加熱することが可能で、かつ、半導体膜を透過して配線と半導体膜との接触部にレーザ光が達する波長のレーザ光を用いる。これにより、従来行われていたドーピング処理後の熱処理と、配線形成後の熱処理という2つの工程を、配線形成後に基板の裏面側からレーザ光を照射するという1つの工程で行なうことが可能となり、従来より工程数を削減することができる。
【0011】
もちろん、レーザ光が前記接触部に達しなくても、該レーザ光が半導体膜を加熱した熱により、該半導体膜の結晶性の回復および不純物元素の活性化を行なうことは可能であるし、同時に、該半導体膜と配線との接触部も加熱されるので、コンタクト抵抗を低減することも可能である。
【0012】
さらに、レーザ光を照射する際、基板を500度程度まで加熱しても良い。こうすることで、レーザ光の照射をより少ないエネルギー密度で行なうことが可能となる。これにより、照射面におけるレーザ光の面積を拡大し、工程のスループットを向上させることが可能となる。
【0013】
本発明の作製方法は、基板の表面上に形成されている半導体膜上に第1の絶縁膜を形成し、前記半導体膜上に第1の絶縁膜を介して第1の導電層を形成し、前記半導体膜に選択的に不純物元素を導入して、前記第1の導電層と重なるチャネル形成領域と、不純物領域からなるソース領域およびドレイン領域とを形成し、前記半導体膜および前記第1の絶縁膜および前記第1の導電層を覆って第2の絶縁膜を形成し、前記第1の絶縁膜および前記第2の絶縁膜、または前記第2の絶縁膜に部分的にエッチングを行なって、前記ソース領域および前記ドレイン領域の一部を露呈させ、前記ソース領域または前記ドレイン領域の一部と接触する第2の導電層を形成し、前記基板の裏面側から前記半導体膜にレーザ光を照射することを特徴とする。
【0014】
また、本発明の他の作製方法は、基板の表面上に半導体膜を形成し、熱処理により前記半導体膜を結晶化させ、結晶化した前記半導体膜上に第1の絶縁膜を形成し、前記半導体膜上に第1の絶縁膜を介して第1の導電層を形成し、前記半導体膜に選択的に不純物元素を導入して、前記第1の導電層と重なるチャネル形成領域と、不純物領域からなるソース領域およびドレイン領域とを形成し、前記半導体膜および前記第1の絶縁膜および前記第1の導電層を覆って第2の絶縁膜を形成し、前記第1の絶縁膜および前記第2の絶縁膜、または前記第2の絶縁膜に部分的にエッチングを行なって、前記ソース領域および前記ドレイン領域の一部を露呈させ、前記ソース領域または前記ドレイン領域の一部と接触する第2の導電層を形成し、前記基板の裏面側から前記半導体膜にレーザ光を照射することを特徴とする。
【0015】
また、本発明の他の作製方法は、基板の表面上に半導体膜を形成し、前記半導体膜に金属元素を導入し、熱処理により前記半導体膜を結晶化させ、結晶化した前記半導体膜上に第1の絶縁膜を形成し、前記半導体膜上に第1の絶縁膜を介して第1の導電層を形成し、前記半導体膜に選択的に不純物元素を導入して、前記第1の導電層と重なるチャネル形成領域と、不純物領域からなるソース領域およびドレイン領域とを形成し、前記半導体膜および前記第1の絶縁膜および前記第1の導電層を覆って第2の絶縁膜を形成し、前記第1の絶縁膜および前記第2の絶縁膜、または前記第2の絶縁膜に部分的にエッチングを行なって、前記ソース領域および前記ドレイン領域の一部を露呈させ、前記ソース領域または前記ドレイン領域の一部と接触する第2の導電層を形成し、前記基板の裏面側から前記半導体膜にレーザ光を照射することを特徴とする。
【0016】
上記各作製工程において、前記不純物元素は、n型を付与する不純物元素、またはp型を付与する不純物元素である。また、n型を付与する不純物元素およびp型を付与する不純物元素としてもよい。
【0017】
また、上記各作製工程において、前記レーザ光の一部は、前記基板および前記半導体膜を透過することが望ましい。図2および図3に波長に対する透過率を示す。図2(A)は1737ガラス基板(厚さ0.7mm)の波長に対する透過率であり、図2(B)は合成石英ガラス基板(厚さ1.1mm)の波長に対する透過率であり、図3(A)は1737ガラス基板上に形成された非晶質珪素膜(膜厚55nm)の表面側からレーザ光を照射したときの波長に対する透過率であり、図3(B)は1737ガラス基板上に形成された結晶質珪素膜(膜厚55nm)の表面側からレーザ光を照射したときの波長に対する透過率である。図2および図3より、前記レーザ光の波長は350nm(好ましくは400nm)以上であることが望ましい。
【0018】
さらに、レーザ光を照射する際、基板を500度程度まで加熱しても良い。こうすることで、レーザ光の照射をより少ないエネルギー密度で行なうことが可能となる。これにより、照射面におけるレーザ光の面積を拡大し、工程のスループットを向上させることが可能となる。
【0019】
本発明で用いるレーザ光として、例えば、YAGレーザ、YVO4レーザ、YLFレーザ、YAlO3レーザ、ガラスレーザ等を公知の方法により第2高調波に変調して用いることが出来る。また、ルビーレーザ、Ti:サファイアレーザ等も用いることができる。特に、パルスエネルギーで優位なYAGレーザが好ましい。
【0020】
また、YAGレーザで良く用いられるQスイッチ法(Q変調スイッチ方式)を用いても良い。これはレーザ共振器のQ値を十分低くしておいた状態から、急激にQ値を高めてやることにより非常にエネルギー値が高く急峻なパルスレーザーを出力する方法である。これは公知の技術である。
【0021】
また、レーザ光は光学系により線状に成形して照射することが望ましい。線状ビームを用いると、前後左右の走査が必要なスポット状のレーザ光を用いた場合とは異なり、線状ビームの長軸方向に直角な方向だけの走査(あるいはレーザ光の照射位置を照射面に対し相対的な移動)で照射面全体にレーザ照射を行なうことが出来るため、量産性が高いためである。なお、レーザ光を線状に成形するとは、被処理体にレーザ光が照射された際の照射面における形状が線状になるようにレーザ光を成形しておくことを意味する。即ち、レーザ光の断面形状を線状に成形することを意味する。また、ここでいう「線状」は、厳密な意味で「線」を意味しているのではなく、アスペクト比の大きい長方形(もしくは長楕円形)を意味する。例えば、アスペクト比が10以上(好ましくは100〜10000)のもの指す。
【0022】
また、上記各作製工程において、前記半導体膜の材料に限定はないが、好ましくは珪素または珪素ゲルマニウム(SiGe)合金などの化合物半導体膜を適用しても良い。
【0023】
また、上記作製工程において、前記金属元素は、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu、Ag、Au、Sn、Sbから選ばれた一種または複数の元素である。
【0024】
以上のような本発明を適用することにより、工程数を削減し、また、半導体装置の性能を大幅に向上させうる。例えば、TFTを例に挙げると、不純物元素の活性化が十分に行なわれることで、不純物元素が添加された領域を低抵抗領域にしてLDD領域、ソース領域およびドレイン領域として機能させることを可能とする。コンタクト抵抗を低減することで、TFTの動作速度を向上させる。特に移動度の向上を可能とする。
【0025】
【発明の実施の形態】
本発明の実施形態について図1を用いて説明する。
【0026】
まず、基板11上に下地絶縁膜12を形成する。基板11としては、レーザ光に対し透光性を有するガラス基板や合成石英ガラス基板を用いる。また、下地絶縁膜12としては、酸化珪素膜、窒化珪素膜または酸化窒化珪素膜などの絶縁膜を形成する。ここでは下地絶縁膜12として単層構造を用いた例を示したが、前記絶縁膜の2層以上積層させた構造を用いても良い。なお、下地絶縁膜を形成しなくてもよい。
【0027】
次いで、下地絶縁膜12上に半導体膜を形成する。半導体膜は非晶質構造を有する半導体膜を公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、プラズマCVD法等)により、25〜100nm(好ましくは30〜60nm)の厚さで形成する。半導体膜の材料に限定はないが、好ましくは珪素または珪素ゲルマニウム(SiGe)合金などで形成すると良い。そして、公知の結晶化処理(レーザ結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの触媒を用いた熱結晶化法等)を行なって結晶質半導体膜を形成したのち、パターニングを行なって、半導体層13、14を形成する。ここで、半導体層13はnチャネル型TFTを、半導体層14はpチャネル型TFTを作製するものとする。
【0028】
半導体層13、14を覆うゲート絶縁膜15を形成する。ゲート絶縁膜15はプラズマCVD法、スパッタ法等を用い、厚さを40〜150nmとして珪素を含む絶縁膜で形成する。
【0029】
次いで、図1(A)に示すように、ゲート絶縁膜15上に膜厚100〜500nmの導電膜16を形成する。導電膜としては、Ta、W、Ti、Mo、Cu、Cr、Nd、Alから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよいし、リン等の不純物元素をドーピングした結晶質珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、AgPdCu合金を用いてもよい。また、可視光に対して透明な酸化物導電膜(代表的にはITO膜)を用いてもよい。
【0030】
次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなるマスク(図示せず)を形成し、電極及び配線を形成するためのエッチング処理を行なって、導電層17、18を形成する。
【0031】
次いで、導電層17、18をマスクとして用い、ゲート絶縁膜15を選択的に除去して絶縁層19、20を形成する。(図1(B))もちろん、ゲート絶縁膜15を選択的に除去しなくてもよい。
【0032】
そして、第1および第2のドーピング処理を行ない、半導体層に不純物元素を添加する。(図1(B))ドーピング処理はイオンドープ法、若しくはイオン注入法で行なえば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を1×1013〜5×1015/cm2とし、加速電圧を5〜100keVとして行う。この場合、導電層17、18が不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に不純物領域21、22が形成される。まず、n型を付与する不純物元素を添加して、続いて、p型を付与する不純物元素を添加して不純物領域26、27を形成する。ただし、図1(B)および図1(C)に示すように、n型を付与する不純物元素を添加するときには、pチャネル型TFTを形成する半導体層はレジストからなるマスク23で覆い、p型を付与する不純物元素を添加するときには、nチャネル型TFTを形成する半導体層はレジストからなるマスク25で覆う。
【0033】
次いで、層間絶縁膜28を形成する。この層間絶縁膜28としては、無機絶縁膜材料または有機絶縁物材料により形成する。また、表面が平坦化する膜を用いて形成してもよい。もちろん、層間絶縁膜28は単層ではなく積層構造としてよい。
【0034】
そして、3〜100%の水素を含む雰囲気中で、300〜450℃で1〜12時間の熱処理を行ない、半導体層を水素化する工程を行なうことが望ましい。この工程は熱的に励起された水素により半導体層にある1016〜1018/cm3のダングリングボンドを終端する工程である。水素化の他の手段として、プラズマ水素化(プラズマにより励起された水素を用いる)を行っても良い。いずれにしても、半導体層104〜108中の欠陥密度を1016/cm3以下とすることが望ましく、そのために半導体層が含む全原子数の0.01〜0.1%程度の水素を付与すれば良い。もちろん、層間絶縁膜を形成する前に行なってもよい。
【0035】
そして、各不純物領域とそれぞれ電気的に接続する配線29を形成する。配線としては、Ta、W、Ti、Mo、Cu、Cr、Nd、Alから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよいし、リン等の不純物元素をドーピングした結晶質珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、AgPdCu合金を用いてもよい。また、可視光に対して透明な酸化物導電膜(代表的にはITO膜)を用いてもよい。ここでは配線29として単層構造を用いた例を示したが、2層以上積層させた構造を用いても良い。
【0036】
図1(F)は基板の裏面側からレーザ光を照射して、半導体層の結晶性の回復、不純物元素の活性化およびコンタクト抵抗の低減を行なう工程を説明する図である。基板の裏面側からレーザ光を照射するには、例えば、基板を載せるステージを透光性を有するガラスや合成石英を材料とするものにすればよい。また、レーザ光の波長は、基板および半導体膜を適度に透過する波長であることが望ましく、図2および図3から350nm(好ましくは400nm)以上であることが望ましい。例えば、YAGレーザ、YVO4レーザ、YLFレーザ、YAlO3レーザ、ガラスレーザ等の第2高調波や、ルビーレーザ、Ti:サファイアレーザ等を用いることが出来る。特に、パルスエネルギーで優位なYAGレーザが好ましい。また、レーザ光の照射は真空中、大気中、窒素雰囲気中などで行なうことが出来る。さらに、レーザ光を照射する際、基板を500度程度まで加熱しても良い。こうすることで、レーザ光の照射をより少ないエネルギー密度で行なうことが可能となる。これにより、照射面におけるレーザ光の面積を拡大し、工程のスループットを向上させることが可能となる。
【0037】
前述のいずれかのレーザ発振器を用い、また、いずれかの雰囲気中で、レーザ光を照射するが、用いる基板や、下地絶縁膜および半導体膜の種類や膜厚、電極や配線の材料等によって最適な照射条件は異なるので、実施者が適宜決定すればよい。
【0038】
本発明のレーザ光の照射方法により、半導体膜の結晶性の回復、不純物元素の活性化およびコンタクト抵抗の低減が十分に行なわれる。そして、このようにして作製されたTFTの電気的特性は向上し、該TFTを用いて作製された半導体装置の特性をも向上させることが出来る。
【0039】
以上の構成でなる本発明について、以下に示す実施例にてさらに詳細な説明を行なうこととする。
【0040】
【実施例】
[実施例1]
本発明の実施例について図1を用いて説明する。
【0041】
まず、基板11上に下地絶縁膜12を形成する。基板11としては、レーザ光に対し透光性を有するガラス基板や合成石英ガラス基板を用いる。また、下地絶縁膜12としては、酸化珪素膜、窒化珪素膜または酸化窒化珪素膜などの絶縁膜を形成する。ここでは下地絶縁膜12として単層構造を用いた例を示したが、前記絶縁膜の2層以上積層させた構造を用いても良い。なお、下地絶縁膜を形成しなくてもよい。本実施例では、合成石英ガラス基板上にCVD法により膜厚150nmの酸化珪素膜を形成する。
【0042】
次いで、下地絶縁膜12上に半導体膜を形成する。半導体膜は非晶質構造を有する半導体膜を公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、プラズマCVD法等)により、25〜100nm(好ましくは30〜60nm)の厚さで形成する。半導体膜の材料に限定はないが、好ましくは珪素または珪素ゲルマニウム(SiGe)合金などで形成すると良い。そして、公知の結晶化処理(レーザ結晶化法、熱結晶化法、またはニッケルなどの触媒を用いた熱結晶化法等)を行なって結晶質半導体膜を形成したのち、パターニングを行なって、半導体層13、14を形成する。ここで、半導体層13はnチャネル型TFTを、半導体層14はpチャネル型TFTを作製するものとする。本実施例では、CVD法により膜厚55nmの非晶質珪素膜を形成した後、XeClエキシマレーザを用いて前記非晶質珪素膜を結晶化させ、パターニングにより半導体層13、14を形成する。
【0043】
半導体層13、14を覆うゲート絶縁膜15を形成する。ゲート絶縁膜15はプラズマCVD法、スパッタ法等を用い、厚さを40〜150nmとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、CVD法により膜厚100nmの酸化珪素膜を形成する。
【0044】
次いで、図1(A)に示すように、ゲート絶縁膜15上に膜厚100〜500nmの導電膜16を形成する。導電膜としては、Ta、W、Ti、Mo、Cu、Cr、Nd、Alから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよいし、リン等の不純物元素をドーピングした結晶質珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、AgPdCu合金を用いてもよい。また、可視光に対して透明な酸化物導電膜(代表的にはITO膜)を用いてもよい。本実施例では、スパッタ法により、膜厚400nmのTaを形成する。
【0045】
次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなるマスク(図示せず)を形成し、電極及び配線を形成するためのエッチング処理を行なって、導電層17、18を形成する。
【0046】
次いで、導電層17、18をマスクとして用い、ゲート絶縁膜15を選択的に除去して絶縁層19、20を形成する。(図1(B))もちろん、ゲート絶縁膜15を選択的に除去しなくてもよい。
【0047】
そして、第1および第2のドーピング処理を行ない、半導体層に不純物元素を添加する。(図1(B))ドーピング処理はイオンドープ法、若しくはイオン注入法で行なえば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を1×1013〜5×1015/cm2とし、加速電圧を5〜100keVとして行なう。この場合、導電層17、18が不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に不純物領域21、22が形成される。まず、n型を付与する不純物元素を添加して、続いて、p型を付与する不純物元素を添加して不純物領域26、27を形成する。ただし、図1(B)および図1(C)に示すように、n型を付与する不純物元素を添加するときには、pチャネル型TFTを形成する半導体層はレジストからなるマスク23で覆い、p型を付与する不純物元素を添加するときには、nチャネル型TFTを形成する半導体層はレジストからなるマスク25で覆う。本実施例では、n型を付与する不純物元素としてリンを用い、イオン注入法にて、加速電圧を10keVとし、平均濃度2×1020/cm3となるように導入する。また、p型を付与する不純物元素として、ボロンを用い、加速電圧を10keVとし、平均濃度2×1020/cm3となるように導入する。
【0048】
次いで、層間絶縁膜28を形成する。この層間絶縁膜28としては、無機絶縁膜材料または有機絶縁物材料により形成する。また、表面が平坦化する膜を用いて形成してもよい。もちろん、層間絶縁膜28は単層ではなく積層構造としてよい。本実施例では、膜厚1.6μmの酸化珪素膜を形成する。
【0049】
そして、3〜100%の水素を含む雰囲気中で、300〜450℃で1〜12時間の熱処理を行ない、半導体層を水素化する工程を行なうことが望ましい。この工程は熱的に励起された水素により半導体層にある1016〜1018/cm3のダングリングボンドを終端する工程である。水素化の他の手段として、プラズマ水素化(プラズマにより励起された水素を用いる)を行っても良い。いずれにしても、半導体層104〜108中の欠陥密度を1016/cm3以下とすることが望ましく、そのために半導体層が含む全原子数の0.01〜0.1%程度の水素を付与すれば良い。もちろん、層間絶縁膜を形成する前に行なってもよい。
【0050】
そして、各不純物領域とそれぞれ電気的に接続する配線29を形成する。配線としては、Ta、W、Ti、Mo、Cu、Cr、Nd、Alから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよいし、リン等の不純物元素をドーピングした結晶質珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、AgPdCu合金を用いてもよい。また、可視光に対して透明な酸化物導電膜(代表的にはITO膜)を用いてもよい。ここでは配線29として単層構造を用いた例を示したが、2層以上積層させた構造を用いても良い。本実施例では、膜厚50nmのTi膜と、膜厚500nmの合金膜(AlとTiとの合金膜)との積層膜をパターニングして形成する。
【0051】
図1(F)は基板の裏面側からレーザ光を照射して、半導体層の結晶性の回復、不純物元素の活性化およびコンタクト抵抗の低減を行なう工程を説明する図である。基板の裏面側からレーザ光を照射するには、例えば、基板を載せるステージを透光性を有するガラスや合成石英を材料とするものにすればよい。また、レーザ光の波長は、基板および半導体膜を適度に透過する波長であることが望ましく、図2および図3から350nm(好ましくは400nm)以上であることが望ましい。例えば、YAGレーザ、YVO4レーザ、YLFレーザ、YAlO3レーザ、ガラスレーザ等の第2高調波や、ルビーレーザ、Ti:サファイアレーザ等を用いることが出来る。特に、パルスエネルギーで優位なYAGレーザが好ましい。また、レーザ光の照射は真空中、大気中、窒素雰囲気中などで行なうことが出来る。さらに、レーザ光を照射する際、基板を500度程度まで加熱しても良い。こうすることで、レーザ光の照射をより少ないエネルギー密度で行なうことが可能となる。これにより、照射面におけるレーザ光の面積を拡大し、工程のスループットを向上させることが可能となる。本実施例では、YAGレーザを用い、非線形光学素子により第2高調波(波長532nm)に変調して大気中にて照射する。
【0052】
本発明により、半導体膜の結晶性の回復、不純物元素の活性化およびコンタクト抵抗の低減が十分に行なわれる。そして、このようにして作製されたTFTの電気的特性は向上し、該TFTを用いて作製された半導体装置の特性をも向上させることが出来る。
【0053】
[実施例2]
本実施例では、実施例1とは異なる構造のTFTを作製する方法について説明する。ただし、ここではnチャネル型TFTを作製する方法についてのみ説明する。
【0054】
実施例1にしたがって、図4(A)の状態を形成する。また、本実施例では導電層をWで形成する。
【0055】
続いてエッチングを行なって端部にテーパーを有するゲート電極31を形成する。フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなるマスク(図示せず)を形成し、電極及び配線を形成するためのエッチング処理を行なう。本実施例ではエッチング処理として、ICP(Inductively Coupled Plasma:誘導結合型プラズマ)エッチング法を用い、エッチング用ガスにCF4とCl2とO2とを用い、それぞれのガス流量比を25/25/10(sccm)とし、1Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行なった。ここでは、松下電器産業(株)製のICPを用いたドライエッチング装置(Model E645−□ICP)を用いた。基板側(試料ステージ)にも150WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。このエッチング処理によりW膜をエッチングして導電層の端部をテーパー形状とする。なお、ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするためには、10〜20%程度の割合でエッチング時間を増加させると良い。上記エッチング処理では、レジストからなるマスクの形状を適したものとすることにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により導電層の端部がテーパー形状となる。このテーパー部の角度は15〜45°となる。32はゲート絶縁膜であり、導電層31で覆われない領域は20〜50nm程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。
【0056】
そして、ドーピング処理を行なって、不純物元素の導入を行なう。ドーピング処理は、イオンドープ法やイオン注入法などにより、n型を付与する不純物元素またはp型を付与する不純物元素を導入する。n型を付与する不純物元素およびp型を付与する不純物元素を導入してもよい。加えて、水素を添加してもよい。ドーピング処理により、不純物元素が高濃度に導入された領域33、ゲート電極の端部のテーパーにより低濃度に導入された領域34および不純物元素が導入されない領域(チャネル形成領域)35が形成される。本実施例では、n型を付与する不純物元素としてリンを用いる。リンの注入条件は、水素で希釈された5%のPH3を用い、加速電圧10keV、ドーズ量1.5×1015/cm2とする。注入に要する時間は約8分であり、結晶質半導体膜には平均濃度で2×1020/cm3のリンを注入することができる。
【0057】
続いて、実施例1にしたがって、層間絶縁膜36および配線37を形成した後、基板の裏面側からレーザ光を照射して、半導体膜の結晶性の回復、不純物元素の活性化およびコンタクト抵抗の低減を十分に行なう。このようにして作製されたTFTの電気的特性は向上し、該TFTを用いて作製された半導体装置の特性をも向上させることが出来る。
【0058】
[実施例3]
本実施例では、実施例1または実施例2とは異なる構造を有するTFTの作製工程について説明する。
【0059】
まず、基板40として透光性を有するガラス基板や合成石英ガラス基板を用いる。また、下地絶縁膜として、酸化珪素膜、窒化珪素膜または酸化窒化珪素膜などの絶縁膜を単層または積層構造に形成してもよい。なお、下地絶縁膜を形成しなくてもよい。本実施例では、基板40として合成石英ガラス基板を用いる。
【0060】
導電膜を形成し、エッチングを行なって所望の形状の導電膜を形成する。導電膜の材料に特に限定はないが、Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr、Ndから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした結晶質珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、AgPdCu合金を用いてもよい。もちろん、導電膜は単層ではなく、積層としてもよい。本実施例では、膜厚400nmのW膜からなる導電膜306を形成する。W膜は、Wのターゲットを用いたスパッタ法で形成する。その他に6フッ化タングステン(WF6)を用いる熱CVD法で形成することもできる。そして、パターニングを行なって、導電層41を形成する。
【0061】
そして、絶縁膜42は公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、プラズマCVD法等)により、酸化珪素膜や窒化酸化珪素膜(SiOxNy)などの珪素を含む絶縁膜を用いれば良い。もちろん絶縁膜は単層でなく、積層としてもよい。本実施例では、プラズマCVD法により膜厚150nmの酸化珪素膜を形成する。
【0062】
続いて、非晶質構造を有する半導体膜43を公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、プラズマCVD法等)により、25〜80nm(好ましくは30〜60nm)の厚さで形成する。半導体膜の材料に限定はないが、好ましくは珪素または珪素ゲルマニウム(SiGe)合金などで形成するとよい。本実施例では、プラズマCVD法により、膜厚50nmの非晶質珪素膜を形成する。そして公知の結晶化法(レーザ結晶化法、RTAやファーネスアニール炉を用いた熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いた熱結晶化法等)を行なって前記半導体膜を結晶化させる。本実施例では、酢酸ニッケル水溶液(重量換算濃度5ppm、体積5ml)を前記非晶質珪素膜表面にスピンコート法(溶液塗布法)にて塗布し、550℃の窒素雰囲気中に4時間曝す。結晶化を助長するための金属元素はニッケルのほかにも、Fe、Co、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu、Ag、Au、Sn、Sbがあり、これらから選ばれた一種または複数の金属元素を用いることができる。また、金属元素の添加方法は、スピンコート法以外にも、プラズマ処理法や蒸着法、イオン注入法、スパッタ法により金属元素を添加する方法もある。なお、結晶化のための加熱時間や温度は半導体膜や添加する金属元素によるので、実施者が適宜決定すれば良い。
【0063】
続いて、マスク44を形成して、ドーピング処理を行ない、半導体膜に選択的に不純物元素を導入する。ドーピング処理は、イオンドープ法やイオン注入法などにより、希ガス元素から選ばれた一種または複数種の元素と、n型を付与する不純物元素またはp型を付与する不純物元素を導入する。加えて、水素を添加してもよい。本実施例では、n型を付与する不純物元素としてリンを用いた。リンの注入条件は、水素で希釈された5%のPH3を用い、加速電圧80keV、ドーズ量1.5×1015/cm2とする。
【0064】
本実施例のように、半導体膜を結晶化させるために金属元素を用いた場合は、熱処理を行なって、前記金属元素のゲッタリングを行なうことが望ましい。前記熱処理により、チャネル形成領域から不純物元素が添加された領域へ金属元素が移動し、チャネル形成領域を高抵抗領域とすることができる。
【0065】
そして、マスクを除去し、また、活性領域となる半導体層を形成した後、実施例1にしたがって、層間絶縁膜48および配線49を形成する。続いて、基板の裏面側からレーザ光を照射して、半導体膜の結晶性の回復、不純物元素の活性化およびコンタクト抵抗の低減を行なう。裏面側からレーザ光が照射されることで、ゲート電極41が加熱され、その熱によってさらに半導体層を加熱するため、効率がよい。このようにして作製されたTFTの電気的特性は向上し、該TFTを用いて作製された半導体装置の特性をも向上させることが出来る。
【0066】
また、本実施例において、不純物領域としてソース領域およびドレイン領域として機能する不純物領域47のみ形成しているが、本発明はボトムゲート構造においてもLDD構造やGOLD(Gate-drain Overlapped LDD)構造を有する場合にも適用できる。
【0067】
[実施例4]
本実施例ではアクティブマトリクス基板の作製方法について図6〜9を用いて説明する。本明細書ではCMOS回路、及び駆動回路と、画素TFT、保持容量とを有する画素部を同一基板上に形成された基板を、便宜上アクティブマトリクス基板と呼ぶ。
【0068】
まず、本実施例ではコーニング社の#7059ガラスや#1737ガラスなどに代表されるバリウムホウケイ酸ガラス、またはアルミノホウケイ酸ガラスなどのガラスからなる基板400を用いる。なお、基板400としては、石英基板を用いても良い。また、本実施例の処理温度に耐えうる耐熱性が有するプラスチック基板を用いてもよい。
【0069】
次いで、基板400上に酸化珪素膜、窒化珪素膜または酸化窒化珪素膜などの絶縁膜から成る下地膜401を形成する。本実施例では下地膜401として2層構造を用いるが、前記絶縁膜の単層膜または2層以上積層させた構造を用いても良い。下地膜401の一層目としては、プラズマCVD法を用い、SiH4、NH3、及びN2Oを反応ガスとして成膜される酸化窒化珪素膜401aを10〜200nm(好ましくは50〜100nm)形成する。本実施例では、膜厚50nmの酸化窒化珪素膜401a(組成比Si=32%、O=27%、N=24%、H=17%)を形成した。次いで、下地膜401のニ層目としては、プラズマCVD法を用い、SiH4、及びN2Oを反応ガスとして成膜される酸化窒化珪素膜401bを50〜200nm(好ましくは100〜150nm)の厚さに積層形成する。本実施例では、膜厚100nmの酸化窒化珪素膜401b(組成比Si=32%、O=59%、N=7%、H=2%)を形成する。
【0070】
次いで、下地膜上に半導体層402〜406を形成する。半導体層402〜406は公知の手段(スパッタ法、LPCVD法、またはプラズマCVD法等)により25〜100nm(好ましくは30〜60nm)の厚さで半導体膜を成膜し、公知の結晶化法(レーザ結晶化法、RTAやファーネスアニール炉を用いた熱結晶化法、結晶化を助長する金属元素を用いた熱結晶化法等)により結晶化させる。そして、得られた結晶質半導体膜を所望の形状にパターニングして半導体層402〜406を形成する。前記半導体膜としては、非晶質半導体膜や微結晶半導体膜、結晶質半導体膜などがあり、非晶質珪素ゲルマニウム膜などの非晶質構造を有する化合物半導体膜を適用しても良い。本実施例では、プラズマCVD法を用い、55nmの非晶質珪素膜を成膜する。そして、レーザ結晶化法により結晶質珪素膜を形成し、フォトリソグラフィ法を用いたパターニング処理によって半導体層402〜406を形成する。
【0071】
また、レーザ結晶化法で結晶質半導体膜を作製する場合には、パルス発振型または連続発光型のエキシマレーザやYAGレーザ、YVO4レーザ、YLFレーザ、YAlO3レーザ、ガラスレーザ、ルビーレーザ、Ti:サファイアレーザ等を用いることができる。これらのレーザを用いる場合には、レーザ発振器から放射されたレーザビームを光学系で線状に集光し半導体膜に照射する方法を用いると良い。結晶化の条件は実施者が適宣選択するものであるが、エキシマレーザを用いる場合はパルス発振周波数300Hzとし、レーザーエネルギー密度を100〜700mJ/cm2(代表的には200〜300mJ/cm2)とする。また、YAGレーザを用いる場合にはその第2高調波を用いパルス発振周波数1〜300Hzとし、レーザーエネルギー密度を300〜1000mJ/cm2(代表的には350〜500mJ/cm2)とすると良い。そして幅100〜1000μm、例えば400μmで線状に集光したレーザ光を基板全面に渡って照射し、この時の線状ビームの重ね合わせ率(オーバーラップ率)を50〜98%として行なってもよい。
【0072】
また、半導体層402〜406を形成した後、TFTのしきい値を制御するために微量な不純物元素(ボロンまたはリン)のドーピングを行なってもよい。
【0073】
次いで、半導体層402〜406を覆うゲート絶縁膜407を形成する。ゲート絶縁膜407はプラズマCVD法またはスパッタ法を用い、厚さを40〜150nmとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマCVD法により110nmの厚さで酸化窒化珪素膜(組成比Si=32%、O=59%、N=7%、H=2%)で形成した。勿論、ゲート絶縁膜は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【0074】
また、酸化珪素膜を用いる場合には、プラズマCVD法でTEOS(Tetraethyl Orthosilicate)とO2とを混合し、反応圧力40Pa、基板温度300〜400℃とし、高周波(13.56MHz)電力密度0.5〜0.8W/cm2で放電させて形成することができる。このようにして作製される酸化珪素膜は、その後400〜500℃の熱アニールによりゲート絶縁膜として良好な特性を得ることができる。
【0075】
次いで、ゲート絶縁膜407上に膜厚20〜100nmの第1の導電膜408と、膜厚100〜400nmの第2の導電膜409とを積層形成する。本実施例では、膜厚30nmのTaN膜からなる第1の導電膜408と、膜厚370nmのW膜からなる第2の導電膜409を積層形成した。TaN膜はスパッタ法で形成し、Taのターゲットを用い、窒素を含む雰囲気内でスパッタした。また、W膜は、Wのターゲットを用いたスパッタ法で形成した。その他に6フッ化タングステン(WF6)を用いる熱CVD法で形成することもできる。いずれにしてもゲート電極として使用するためには低抵抗化を図る必要があり、W膜の抵抗率は20μΩcm以下にすることが望ましい。W膜は結晶粒を大きくすることで低抵抗率化を図ることができるが、W膜中に酸素などの不純物元素が多い場合には結晶化が阻害され高抵抗化する。従って、本実施例では、高純度のW(純度99.9999%)のターゲットを用いたスパッタ法で、さらに成膜時に気相中からの不純物の混入がないように十分配慮してW膜を形成することにより、抵抗率9〜20μΩcmを実現することができた。
【0076】
なお、本実施例では、第1の導電膜408をTaN、第2の導電膜409をWとしたが、特に限定されず、いずれもTa、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr、Ndから選ばれた元素、または前記元素を主成分とする合金材料若しくは化合物材料で形成してもよい。また、リン等の不純物元素をドーピングした多結晶珪素膜に代表される半導体膜を用いてもよい。また、AgPdCu合金を用いてもよい。また、第1の導電膜をタンタル(Ta)膜で形成し、第2の導電膜をW膜とする組み合わせ、第1の導電膜を窒化チタン(TiN)膜で形成し、第2の導電膜をW膜とする組み合わせ、第1の導電膜を窒化タンタル(TaN)膜で形成し、第2の導電膜をAl膜とする組み合わせ、第1の導電膜を窒化タンタル(TaN)膜で形成し、第2の導電膜をCu膜とする組み合わせとしてもよい。
【0077】
次に、フォトリソグラフィ法を用いてレジストからなるマスク410〜415を形成し、電極及び配線を形成するための第1のエッチング処理を行なう。第1のエッチング処理では第1及び第2のエッチング条件で行なう。(図6(B))本実施例では第1のエッチング条件として、ICPエッチング法を用い、エッチング用ガスにCF4とCl2とO2とを用い、それぞれのガス流量比を25/25/10(sccm)とし、1Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成してエッチングを行った。ここでは、松下電器産業(株)製のICPを用いたドライエッチング装置(Model E645−□ICP)を用いた。基板側(試料ステージ)にも150WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。この第1のエッチング条件によりW膜をエッチングして第1の導電層の端部をテーパー形状とする。
【0078】
この後、レジストからなるマスク410〜415を除去せずに第2のエッチング条件に変え、エッチング用ガスにCF4とCl2とを用い、それぞれのガス流量比を30/30(sccm)とし、1Paの圧力でコイル型の電極に500WのRF(13.56MHz)電力を投入してプラズマを生成して約30秒程度のエッチングを行った。基板側(試料ステージ)にも20WのRF(13.56MHz)電力を投入し、実質的に負の自己バイアス電圧を印加する。CF4とCl2を混合した第2のエッチング条件ではW膜及びTaN膜とも同程度にエッチングされる。なお、ゲート絶縁膜上に残渣を残すことなくエッチングするためには、10〜20%程度の割合でエッチング時間を増加させると良い。
【0079】
上記第1のエッチング処理では、レジストからなるマスクの形状を適したものとすることにより、基板側に印加するバイアス電圧の効果により第1の導電層及び第2の導電層の端部がテーパー形状となる。このテーパー部の角度は15〜45°となる。こうして、第1のエッチング処理により第1の導電層と第2の導電層から成る第1の形状の導電層417〜422(第1の導電層417a〜422aと第2の導電層417b〜422b)を形成する。416はゲート絶縁膜であり、第1の形状の導電層417〜422で覆われない領域は20〜50nm程度エッチングされ薄くなった領域が形成される。
【0080】
次いで、レジストからなるマスクを除去せずに第2のエッチング処理を行なう。(図6(C))ここでは、エッチングガスにCF4とCl2とO2とを用い、W膜を選択的にエッチングする。この時、第2のエッチング処理により第2の導電層428b〜433bを形成する。一方、第1の導電層417a〜422aは、ほとんどエッチングされず、第2の形状の導電層428〜433を形成する。
【0081】
そして、レジストからなるマスクを除去せずに第1のドーピング処理を行い、半導体層にn型を付与する不純物元素を低濃度に添加する。ドーピング処理はイオンドープ法、若しくはイオン注入法で行なえば良い。イオンドープ法の条件はドーズ量を1×1013〜5×1014/cm2とし、加速電圧を40〜80keVとして行なう。本実施例ではドーズ量を1.5×1013/cm2とし、加速電圧を60keVとして行なう。n型を付与する不純物元素として15族に属する元素、典型的にはリン(P)または砒素(As)を用いるが、ここではリン(P)を用いる。この場合、導電層428〜433がn型を付与する不純物元素に対するマスクとなり、自己整合的に不純物領域423〜427が形成される。不純物領域423〜427には1×1018〜1×1020/cm3の濃度範囲でn型を付与する不純物元素を添加する。
【0082】
レジストからなるマスクを除去した後、新たにレジストからなるマスク434a〜434cを形成して第1のドーピング処理よりも高い加速電圧で第2のドーピング処理を行なう。イオンドープ法の条件はドーズ量を1×1013〜1×1015/cm2とし、加速電圧を60〜120keVとして行なう。ドーピング処理は第2の導電層428b〜432bを不純物元素に対するマスクとして用い、第1の導電層のテーパー部の下方の半導体層に不純物元素が添加されるようにドーピングする。続いて、第2のドーピング処理より加速電圧を下げて第3のドーピング処理を行なって図7(A)の状態を得る。イオンドープ法の条件はドーズ量を1×1015〜1×1017/cm2とし、加速電圧を50〜100keVとして行なう。第2のドーピング処理および第3のドーピング処理により、第1の導電層と重なる低濃度不純物領域436、442、448には1×1018〜5×1019/cm3の濃度範囲でn型を付与する不純物元素を添加され、高濃度不純物領域435、438、441、444、447には1×1019〜2×1020/cm3の濃度範囲でn型を付与する不純物元素を添加される。
【0083】
もちろん、適当な加速電圧を選ぶことで、第2のドーピング処理および第3のドーピング処理で形成される低濃度不純物領域および高濃度不純物領域を、1回のドーピング処理で行なうことも可能である。
【0084】
次いで、レジストからなるマスクを除去した後、新たにレジストからなるマスク450a〜450cを形成して第4のドーピング処理を行なう。この第4のドーピング処理により、pチャネル型TFTの活性層となる半導体層に前記一導電型とは逆の導電型を付与する不純物元素が添加された不純物領域451、453〜456、458、460、461を形成する。第2の導電層428a〜432aを不純物元素に対するマスクとして用い、p型を付与する不純物元素を添加して自己整合的に不純物領域を形成する。本実施例では、不純物領域451、453〜455、457、459、460はジボラン(B26)を用いたイオンドープ法で形成する。(図7(B))この第4のドーピング処理の際には、nチャネル型TFTを形成する半導体層はレジストからなるマスク450a〜450cで一部覆われている。第1乃至3のドーピング処理によって、不純物領域438、439にはそれぞれ異なる濃度でリンが添加されているが、そのいずれの領域においてもp型を付与する不純物元素の濃度を1×1019〜2×1020atoms/cm3となるようにドーピング処理することにより、pチャネル型TFTのソース領域およびドレイン領域として機能するために何ら問題は生じない。
【0085】
以上までの工程で、それぞれの半導体層に不純物領域が形成される。
【0086】
次いで、レジストからなるマスク450a〜450cを除去して第1の層間絶縁膜461を形成する。この第1の層間絶縁膜461としては、プラズマCVD法またはスパッタ法を用い、厚さを100〜200nmとして珪素を含む絶縁膜で形成する。本実施例では、プラズマCVD法により膜厚150nmの酸化窒化珪素膜を形成した。勿論、第1の層間絶縁膜461は酸化窒化珪素膜に限定されるものでなく、他の珪素を含む絶縁膜を単層または積層構造として用いても良い。
【0087】
そして、熱処理(300〜550℃で1〜12時間の熱処理)を行なうと水素化を行なうことができる。この工程は第1の層間絶縁膜461に含まれる水素により半導体層のダングリングボンドを終端する工程である。第1の層間絶縁膜の存在に関係なく半導体層を水素化することができる。水素化の他の手段として、プラズマ水素化(プラズマにより励起された水素を用いる)や、3〜100%の水素を含む雰囲気中で300〜450℃で1〜12時間の熱処理を行っても良い。
【0088】
次いで、第1の層間絶縁膜461上に無機絶縁膜材料または有機絶縁物材料から成る第2の層間絶縁膜462を形成する。本実施例では、膜厚1.6μmのアクリル樹脂膜を形成したが、粘度が10〜1000cp、好ましくは40〜200cpのものを用いる。また、第2の層間絶縁膜462として表面が平坦化する膜を用いてもよい。
【0089】
そして、駆動回路506において、各不純物領域とそれぞれ電気的に接続する配線464〜468を形成する。なお、これらの配線は、膜厚50nmのTi膜と、膜厚500nmの合金膜(AlとTiとの合金膜)との積層膜をパターニングして形成する。(図8(A))
【0090】
また、画素部507においては、画素電極470、ゲート配線469、接続電極468を形成する。この接続電極468によりソース配線(443aと443bの積層)は、画素TFTと電気的な接続が形成される。また、ゲート配線469は、画素TFTのゲート電極と電気的な接続が形成される。また、画素電極470は、画素TFTのドレイン領域442と電気的な接続が形成され、さらに保持容量を形成する一方の電極として機能する半導体層458と電気的な接続が形成される。また、画素電極470としては、AlまたはAgを主成分とする膜、またはそれらの積層膜等の反射性の優れた材料を用いることが望ましい。
【0091】
続いて、本発明が開示する基板の裏面側からレーザ光の照射を行なって、半導体膜の結晶性の回復、不純物元素の活性化およびコンタクト抵抗の低減を十分に行なう。さらに、レーザ光を照射する際、基板を500度程度まで加熱しても良い。こうすることで、レーザ光の照射をより少ないエネルギー密度で行なうことが可能となる。これにより、照射面におけるレーザ光の面積を拡大し、工程のスループットを向上させることが可能となる。
【0092】
以上の様にして、nチャネル型TFT501とpチャネル型TFT502からなるCMOS回路、及びnチャネル型TFT503を有する駆動回路506と、画素TFT504、保持容量505とを有する画素部507を同一基板上に形成することができる。こうしてアクティブマトリクス基板が完成する。
【0093】
駆動回路506のnチャネル型TFT501はチャネル形成領域437、ゲート電極の一部を構成する第1の導電層428aと重なる低濃度不純物領域436(GOLD領域)、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域452と、n型を付与する不純物元素およびp型を付与する不純物元素が導入された不純物領域451を有している。このnチャネル型TFT501と電極466で接続してCMOS回路を形成するpチャネル型TFT502にはチャネル形成領域440、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域454と、n型を付与する不純物元素およびp型を付与する不純物元素が導入された不純物領域453を有している。また、nチャネル型TFT503にはチャネル形成領域443、ゲート電極の一部を構成する第1の導電層430aと重なる低濃度不純物領域442(GOLD領域)、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域456と、n型を付与する不純物元素およびp型を付与する不純物元素が導入された不純物領域455を有している。
【0094】
画素部の画素TFT504にはチャネル形成領域446、ゲート電極の外側に形成される低濃度不純物領域445(LDD領域)、ソース領域またはドレイン領域として機能する高濃度不純物領域458と、n型を付与する不純物元素およびp型を付与する不純物元素が導入された不純物領域457を有している。また、保持容量505の一方の電極として機能する半導体層には、n型を付与する不純物元素およびp型を付与する不純物元素が添加されている。保持容量505は、絶縁膜416を誘電体として、電極(432aと432bの積層)と、半導体層とで形成している。
【0095】
本実施例の画素構造は、ブラックマトリクスを用いることなく、画素電極間の隙間が遮光されるように、画素電極の端部をソース配線と重なるように配置形成する。
【0096】
また、本実施例で作製するアクティブマトリクス基板の画素部の上面図を図9に示す。なお、図6〜図9に対応する部分には同じ符号を用いている。図8(B)中の鎖線A−A’は図9中の鎖線A―A’で切断した断面図に対応している。
また、図8(B)中の鎖線B−B’は図9中の鎖線B―B’で切断した断面図に対応している。
【0097】
なお、本実施例は実施例1乃至3のいずれか一と自由に組み合わせることが可能である。
【0098】
[実施例5]
本実施例では、実施例4で作製したアクティブマトリクス基板から、反射型液晶表示装置を作製する工程を以下に説明する。説明には図10を用いる。
【0099】
まず、実施例4に従い、図8(B)の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図8(B)のアクティブマトリクス基板上、少なくとも画素電極470上に配向膜567を形成しラビング処理を行なう。なお、本実施例では配向膜567を形成する前に、アクリル樹脂膜等の有機樹脂膜をパターニングすることによって基板間隔を保持するための柱状のスペーサ572を所望の位置に形成した。また、柱状のスペーサに代えて、球状のスペーサを基板全面に散布してもよい。
【0100】
次いで、対向基板569を用意する。次いで、対向基板569上に着色層570、571、平坦化膜573を形成する。赤色の着色層570と青色の着色層572とを重ねて、遮光部を形成する。また、赤色の着色層と緑色の着色層とを一部重ねて、遮光部を形成してもよい。
【0101】
本実施例では、実施例4に示す基板を用いている。従って、実施例4の画素部の上面図を示す図9では、少なくともゲート配線469と画素電極470の間隙と、ゲート配線469と接続電極468の間隙と、接続電極468と画素電極470の間隙を遮光する必要がある。本実施例では、それらの遮光すべき位置に着色層の積層からなる遮光部が重なるように各着色層を配置して、対向基板を貼り合わせた。
【0102】
このように、ブラックマスク等の遮光層を形成することなく、各画素間の隙間を着色層の積層からなる遮光部で遮光することによって工程数の低減を可能とした。
【0103】
次いで、平坦化膜573上に透明導電膜からなる対向電極576を少なくとも画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜574を形成し、ラビング処理を施した。
【0104】
そして、画素部と駆動回路が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板とをシール材568で貼り合わせる。シール材568にはフィラーが混入されていて、このフィラーと柱状スペーサによって均一な間隔を持って2枚の基板が貼り合わせられる。その後、両基板の間に液晶材料575を注入し、封止剤(図示せず)によって完全に封止する。液晶材料575には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図10に示す反射型液晶表示装置が完成する。そして、必要があれば、アクティブマトリクス基板または対向基板を所望の形状に分断する。さらに、対向基板のみに偏光板(図示しない)を貼りつけた。そして、公知の技術を用いてFPCを貼りつけた。
【0105】
また、本実施例は実施例1乃至4のいずれか一と自由に組み合わせることが可能であり、以上のようにして作製される液晶表示パネルは各種電子機器の表示部として用いることができる。
【0106】
[実施例6]
本実施例では、実施例4で作製したアクティブマトリクス基板から、実施例5とは異なるアクティブマトリクス型液晶表示装置を作製する工程を以下に説明する。説明には図11を用いる。
【0107】
まず、実施例4に従い、図8(B)の状態のアクティブマトリクス基板を得た後、図8(B)のアクティブマトリクス基板上に配向膜1067を形成しラビング処理を行う。なお、本実施例では配向膜1067を形成する前に、アクリル樹脂膜等の有機樹脂膜をパターニングすることによって基板間隔を保持するための柱状のスペーサを所望の位置に形成した。また、柱状のスペーサに代えて、球状のスペーサを基板全面に散布してもよい。
【0108】
次いで、対向基板1068を用意する。この対向基板には、着色層1074、遮光層1075が各画素に対応して配置されたカラーフィルタが設けられている。また、駆動回路の部分にも遮光層1077を設けた。このカラーフィルタと遮光層1077とを覆う平坦化膜1076を設けた。次いで、平坦化膜1076上に透明導電膜からなる対向電極1069を画素部に形成し、対向基板の全面に配向膜1070を形成し、ラビング処理を施した。
【0109】
そして、画素部と駆動回路が形成されたアクティブマトリクス基板と対向基板とをシール材1071で貼り合わせる。シール材1071にはフィラーが混入されていて、このフィラーと柱状スペーサによって均一な間隔を持って2枚の基板が貼り合わせられる。その後、両基板の間に液晶材料1073を注入し、封止剤(図示せず)によって完全に封止する。液晶材料1073には公知の液晶材料を用いれば良い。このようにして図11に示すアクティブマトリクス型液晶表示装置が完成する。そして、必要があれば、アクティブマトリクス基板または対向基板を所望の形状に分断する。さらに、公知の技術を用いて偏光板等を適宜設けた。そして、公知の技術を用いてFPCを貼りつけた。
【0110】
また、本実施例は実施例1乃至4のいずれか一と自由に組み合わせることが可能であり、以上のようにして作製される液晶表示パネルは各種電子機器の表示部として用いることができる。
【0111】
[実施例7]
本発明を適用して形成されたCMOS回路や画素部は様々な電気光学装置(アクティブマトリクス型液晶表示装置等)に用いることが出来る。即ち、それら電気光学装置を表示部に組み込んだ電子機器全てに本発明を実施出来る。
【0112】
その様な電子機器としては、ビデオカメラ、デジタルカメラ、プロジェクター、ヘッドマウントディスプレイ(ゴーグル型ディスプレイ)、カーナビゲーション、カーステレオ、パーソナルコンピュータ、携帯情報端末(モバイルコンピュータ、携帯電話または電子書籍等)などが挙げられる。それらの一例を図12、図13及び図14に示す。
【0113】
図12(A)はパーソナルコンピュータであり、本体3001、画像入力部3002、表示部3003、キーボード3004等を含む。本発明を適用して表示部3003を作製することができる。
【0114】
図12(B)はビデオカメラであり、本体3101、表示部3102、音声入力部3103、操作スイッチ3104、バッテリー3105、受像部3106等を含む。本発明を適用して表示部3102を作製することができる。
【0115】
図12(C)はモバイルコンピュータ(モービルコンピュータ)であり、本体3201、カメラ部3202、受像部3203、操作スイッチ3204、表示部3205等を含む。本発明を適用して表示部3205を作製することができる。
【0116】
図12(D)はゴーグル型ディスプレイであり、本体3301、表示部3302、アーム部3303等を含む。本発明を適用して表示部3302を作製することができる。
【0117】
図12(E)はプログラムを記録した記録媒体(以下、記録媒体と呼ぶ)を用いるプレーヤーであり、本体3401、表示部3402、スピーカ部3403、記録媒体3404、操作スイッチ3405等を含む。なお、このプレーヤーは記録媒体としてDVD(Digtial Versatile Disc)、CD等を用い、音楽鑑賞や映画鑑賞やゲームやインターネットを行なうことができる。本発明を適用して表示部3402を作製することができる。
【0118】
図12(F)はデジタルカメラであり、本体3501、表示部3502、接眼部3503、操作スイッチ3504、受像部(図示しない)等を含む。本発明を適用して表示部3502を作製することができる。
【0119】
図13(A)はフロント型プロジェクターであり、投射装置3601、スクリーン3602等を含む。本発明は投射装置3601の一部を構成する液晶表示装置3808やその他の駆動回路に適用することができる。
【0120】
図13(B)はリア型プロジェクターであり、本体3701、投射装置3702、ミラー3703、スクリーン3704等を含む。本発明は投射装置2702の一部を構成する液晶表示装置3808やその他の駆動回路に適用することができる。
【0121】
なお、図13(C)は、図13(A)及び図13(B)中における投射装置3601、3702の構造の一例を示した図である。投射装置3601、3702は、光源光学系3801、ミラー3802、3804〜3806、ダイクロイックミラー3803、プリズム3807、液晶表示装置3808、位相差板3809、投射光学系3810で構成される。投射光学系2810は、投射レンズを含む光学系で構成される。本実施例は三板式の例を示したが、特に限定されず、例えば単板式であってもよい。また、図13(C)中において矢印で示した光路に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するためのフィルム、IRフィルム等の光学系を設けてもよい。
【0122】
また、図13(D)は、図13(C)中における光源光学系3801の構造の一例を示した図である。本実施例では、光源光学系3801は、リフレクター2811、光源3812、レンズアレイ3813、3814、偏光変換素子2815、集光レンズ3816で構成される。なお、図13(D)に示した光源光学系は一例であって特に限定されない。例えば、光源光学系に実施者が適宜、光学レンズや、偏光機能を有するフィルムや、位相差を調節するフィルム、IRフィルム等の光学系を設けてもよい。
【0123】
ただし、図13に示したプロジェクターにおいては、透過型の電気光学装置を用いた場合を示しており、反射型の電気光学装置での適用例は図示していない。
【0124】
図14(A)は携帯電話であり、本体3901、音声出力部3902、音声入力部3903、表示部3904、操作スイッチ3905、アンテナ3906等を含む。本発明を表示部3904に適用することができる。
【0125】
図14(B)は携帯書籍(電子書籍)であり、本体4001、表示部4002、4003、記憶媒体4004、操作スイッチ4005、アンテナ4006等を含む。本発明は表示部4002、4003に適用することができる。
【0126】
図14(C)は表示装置であり、本体4101、支持台4102、表示部4103等を含む。本発明は表示部4103に適用することができる。本発明の表示装置は特に大画面化した場合において有利であり、対角10インチ以上(特に30インチ以上)の表示装置には有利である。
【0127】
以上の様に、本発明の適用範囲は極めて広く、あらゆる分野の電子機器に適用することが可能である。また、本実施例の電子機器は実施例1〜6のどのような組み合わせからなる構成を用いても実現することができる。
【発明の効果】
本発明の構成を採用することにより、以下に示すような基本的有意性を得ることができる。
(a)ドーピング処理後の半導体膜の結晶性の回復、不純物元素の活性化および配線形成後のコンタクト抵抗の低減を十分に行なうことができる。
(b)従来行われていたドーピング処理後の熱処理と、配線形成後の熱処理の2つの工程を、配線形成後に基板の裏面側からレーザ光を照射するという1つの工程で行なうことで、従来より工程数を削減することを可能とする。これにより、製造コストの低下および製造歩留まりの向上を可能とする。
(c)以上の利点を満たした上で、電気的特性の優れたTFTを作製できる方法である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明のTFTの作製方法の一例を説明する図。
【図2】 (A)1737ガラス基板の波長に対する透過率を示す図。
(B)合成石英ガラス基板の波長に対する透過率を示す図。
【図3】 (A)非晶質珪素膜の波長に対する透過率を示す図。
(B)結晶質珪素膜の波長に対する透過率を示す図。
【図4】 本発明のTFTの作製方法の一例を説明する図。
【図5】 本発明のTFTの作製方法の一例を説明する図。
【図6】 画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程を示す断面図。
【図7】 画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程を示す断面図。
【図8】 画素TFT、駆動回路のTFTの作製工程を示す断面図。
【図9】 画素部の画素を示す上面図。
【図10】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の作製工程を示す断面図。
【図11】 アクティブマトリクス型液晶表示装置の作製工程を示す断面図。
【図12】 半導体装置の例を示す図。
【図13】 半導体装置の例を示す図。
【図14】 半導体装置の例を示す図。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor device having a circuit including thin film transistors (hereinafter referred to as TFTs). For example, the present invention relates to an electro-optical device typified by a liquid crystal display device and a configuration of an electric apparatus in which the electro-optical device is mounted as a component. Note that in this specification, a semiconductor device refers to all devices that can function by utilizing semiconductor characteristics, and the electro-optical device and the electric appliance are also included in the category.
[0002]
[Prior art]
In recent years, a technique for manufacturing a semiconductor device in which a semiconductor thin film is formed over an insulating substrate, for example, a semiconductor device using a semiconductor element such as a thin film transistor (TFT) has been rapidly developed. This is because the demand for liquid crystal display devices (typically, active matrix liquid crystal display devices) has increased.
[0003]
In addition, heat treatment performed by a known method (thermal annealing method, laser annealing method, rapid thermal annealing method (RTA method), etc.) in the manufacturing process of the semiconductor device is an essential step. In particular, it is indispensable after doping treatment and after wiring formation.
[0004]
This is because the energy of ions implanted into the semiconductor film in the doping process is very large compared to the binding energy of the elements forming the semiconductor film. For this reason, ions implanted into the semiconductor film blow off elements forming the semiconductor film from lattice points to cause defects in the crystal. Therefore, after the doping process, the defect is recovered, and a heat treatment is performed to activate the implanted impurity element at the same time. The activation of the impurity element is an important process for making the region doped with the impurity element a low-resistance region and functioning as a lightly doped drain (LDD) region, a source region, and a drain region. is there.
[0005]
In addition, the heat treatment performed after the formation of the wiring is a particularly important process for reducing the Schottky barrier at the contact portion between the semiconductor film and the wiring to form an ohmic contact and reducing the contact resistance. Since the semiconductor film and the wiring are in ohmic contact, a voltage drop and power loss at the contact portion between the wiring and the semiconductor film can be ignored during device operation, so that a high-performance semiconductor device can be manufactured. In most cases, the heat treatment in this step is performed by a thermal annealing method.
[0006]
[Problems to be solved by the present invention]
However, as the performance of semiconductor devices increases, the formation of layers having a relatively low heat-resistant temperature, such as the gate electrode becoming metal, is increasing. In particular, since the heat treatment after the above-described doping treatment and after the formation of the wiring is performed after the formation of the gate electrode and the wiring, it is desired to perform the treatment at a low temperature and in a short time.
[0007]
In addition, reducing the number of processes as much as possible is very important for reducing the manufacturing cost and improving the manufacturing yield.
[0008]
The present invention is a technique for solving such a problem, and in a semiconductor device typified by an active matrix liquid crystal display device manufactured using a TFT, the operating characteristics and reliability of the semiconductor device are improved. At the same time, the object is to reduce the number of processes to realize a reduction in manufacturing cost and an improvement in yield.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The present invention provides a method for recovering crystallinity of a semiconductor film after doping, activating impurity elements, and reducing contact resistance after forming a wiring. It is defined as a surface on the opposite side to the surface on which the film is formed. Here, the laser light is irradiated from the back surface side of the substrate because the wiring blocks the laser light from the front surface side of the substrate (in this specification, it is defined as a surface on which a semiconductor film is formed). This is because the contact portion between the semiconductor film and the semiconductor film is not heated. Further, some interlayer insulating films have low heat resistance, which is to prevent laser light from being directly irradiated onto the interlayer insulating film.
[0010]
In the present invention, it is essential that the contact portion between the wiring and the semiconductor film is heated. Therefore, it is possible to heat the semiconductor film and use laser light having a wavelength that allows the laser light to pass through the semiconductor film and reach the contact portion between the wiring and the semiconductor film. This makes it possible to perform the two processes of heat treatment after doping treatment and heat treatment after wiring formation, which have been conventionally performed, in one process of irradiating laser light from the back side of the substrate after wiring formation. The number of processes can be reduced as compared with the prior art.
[0011]
Of course, even if the laser beam does not reach the contact portion, it is possible to recover the crystallinity of the semiconductor film and activate the impurity element by the heat that the laser beam heated the semiconductor film. Since the contact portion between the semiconductor film and the wiring is also heated, it is possible to reduce the contact resistance.
[0012]
Further, the substrate may be heated to about 500 degrees when irradiating with laser light. By doing so, it becomes possible to perform laser light irradiation with a smaller energy density. As a result, the area of the laser beam on the irradiated surface can be increased and the throughput of the process can be improved.
[0013]
In the manufacturing method of the present invention, a first insulating film is formed over a semiconductor film formed over the surface of a substrate, and a first conductive layer is formed over the semiconductor film via the first insulating film. Then, an impurity element is selectively introduced into the semiconductor film to form a channel formation region overlapping with the first conductive layer, a source region and a drain region including impurity regions, and the semiconductor film and the first film A second insulating film is formed to cover the insulating film and the first conductive layer, and the first insulating film and the second insulating film, or the second insulating film are partially etched. A part of the source region and the drain region is exposed to form a second conductive layer in contact with the source region or a part of the drain region, and laser light is emitted from the back side of the substrate to the semiconductor film. Irradiating.
[0014]
In another manufacturing method of the present invention, a semiconductor film is formed over a surface of a substrate, the semiconductor film is crystallized by heat treatment, a first insulating film is formed over the crystallized semiconductor film, A first conductive layer is formed over the semiconductor film with a first insulating film interposed therebetween, an impurity element is selectively introduced into the semiconductor film, a channel formation region overlapping with the first conductive layer, and an impurity region A source region and a drain region are formed, a second insulating film is formed to cover the semiconductor film, the first insulating film, and the first conductive layer, and the first insulating film and the first insulating film are formed. The second insulating film or the second insulating film is partially etched to expose a part of the source region and the drain region and to be in contact with a part of the source region or the drain region. A conductive layer of Characterized by the irradiation from the back surface side laser light to the semiconductor film.
[0015]
In another manufacturing method of the present invention, a semiconductor film is formed over a surface of a substrate, a metal element is introduced into the semiconductor film, the semiconductor film is crystallized by heat treatment, and the crystallized semiconductor film is formed. A first insulating film is formed, a first conductive layer is formed over the semiconductor film via the first insulating film, an impurity element is selectively introduced into the semiconductor film, and the first conductive film is formed. Forming a channel formation region overlapping with the layers, a source region and a drain region made of impurity regions, and forming a second insulating film covering the semiconductor film, the first insulating film, and the first conductive layer; Etching the first insulating film and the second insulating film or the second insulating film to expose a part of the source region and the drain region, and Contact with part of drain region A second conductive layer that, and then irradiating the laser light to the semiconductor film from the back side of the substrate.
[0016]
In each of the manufacturing steps, the impurity element is an impurity element imparting n-type conductivity or an impurity element imparting p-type conductivity. Alternatively, an impurity element imparting n-type conductivity and an impurity element imparting p-type conductivity may be used.
[0017]
In each of the manufacturing steps, it is preferable that a part of the laser light passes through the substrate and the semiconductor film. 2 and 3 show the transmittance with respect to the wavelength. 2A shows the transmittance with respect to the wavelength of the 1737 glass substrate (thickness 0.7 mm), and FIG. 2B shows the transmittance with respect to the wavelength of the synthetic quartz glass substrate (thickness 1.1 mm). 3 (A) is the transmittance with respect to the wavelength when the laser beam is irradiated from the surface side of the amorphous silicon film (film thickness 55 nm) formed on the 1737 glass substrate, and FIG. 3 (B) is the 1737 glass substrate. This is the transmittance with respect to the wavelength when the laser beam is irradiated from the surface side of the crystalline silicon film (film thickness 55 nm) formed thereon. 2 and 3, the wavelength of the laser beam is desirably 350 nm (preferably 400 nm) or more.
[0018]
Further, the substrate may be heated to about 500 degrees when irradiating with laser light. By doing so, it becomes possible to perform laser light irradiation with a smaller energy density. As a result, the area of the laser beam on the irradiated surface can be increased and the throughput of the process can be improved.
[0019]
As a laser beam used in the present invention, for example, YAG laser, YVO Four Laser, YLF laser, YAlO Three A laser, a glass laser, or the like can be used after being modulated to the second harmonic by a known method. A ruby laser, a Ti: sapphire laser, or the like can also be used. In particular, a YAG laser superior in pulse energy is preferable.
[0020]
Further, a Q switch method (Q modulation switch method) often used in a YAG laser may be used. This is a method of outputting a steep pulse laser having a very high energy value by rapidly increasing the Q value from a state in which the Q value of the laser resonator is sufficiently low. This is a known technique.
[0021]
In addition, it is desirable that the laser light be irradiated after being shaped into a linear shape by an optical system. When a linear beam is used, scanning is performed only in the direction perpendicular to the major axis direction of the linear beam (or the irradiation position of the laser beam is irradiated), unlike the case of using a spot laser beam that requires scanning in the front, rear, left and right directions. This is because laser irradiation can be performed on the entire irradiated surface by movement relative to the surface), so that mass productivity is high. In addition, shaping | molding a laser beam linearly means shape | molding a laser beam so that the shape in the irradiation surface when a to-be-processed object is irradiated with a laser beam may become linear. That is, it means that the cross-sectional shape of the laser beam is formed into a linear shape. In addition, “linear” here does not mean “line” in a strict sense, but means a rectangle (or oval) having a large aspect ratio. For example, the aspect ratio is 10 or more (preferably 100 to 10,000).
[0022]
In each of the above manufacturing steps, the material of the semiconductor film is not limited, but a compound semiconductor film such as silicon or a silicon germanium (SiGe) alloy may be preferably used.
[0023]
In the manufacturing process, the metal element is one or more elements selected from Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Cu, Ag, Au, Sn, and Sb. .
[0024]
By applying the present invention as described above, the number of steps can be reduced and the performance of the semiconductor device can be greatly improved. For example, in the case of a TFT, the impurity element is sufficiently activated, so that the region to which the impurity element is added can be made to function as an LDD region, a source region, and a drain region with a low resistance region. To do. The operation speed of the TFT is improved by reducing the contact resistance. In particular, the mobility can be improved.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0026]
First, the base insulating film 12 is formed on the substrate 11. As the substrate 11, a glass substrate or a synthetic quartz glass substrate that is transparent to laser light is used. As the base insulating film 12, an insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film is formed. Although an example in which a single layer structure is used as the base insulating film 12 is shown here, a structure in which two or more layers of the insulating film are stacked may be used. Note that the base insulating film is not necessarily formed.
[0027]
Next, a semiconductor film is formed over the base insulating film 12. As the semiconductor film, a semiconductor film having an amorphous structure is formed with a thickness of 25 to 100 nm (preferably 30 to 60 nm) by a known means (sputtering method, LPCVD method, plasma CVD method, or the like). There is no limitation on the material of the semiconductor film, but it is preferably formed of silicon or a silicon germanium (SiGe) alloy. Then, after performing a known crystallization process (laser crystallization method, thermal crystallization method, thermal crystallization method using a catalyst such as nickel) to form a crystalline semiconductor film, patterning is performed to obtain a semiconductor. Layers 13 and 14 are formed. Here, the semiconductor layer 13 is an n-channel TFT, and the semiconductor layer 14 is a p-channel TFT.
[0028]
A gate insulating film 15 covering the semiconductor layers 13 and 14 is formed. The gate insulating film 15 is formed of an insulating film containing silicon with a thickness of 40 to 150 nm using a plasma CVD method, a sputtering method, or the like.
[0029]
Next, as illustrated in FIG. 1A, a conductive film 16 having a thickness of 100 to 500 nm is formed over the gate insulating film 15. The conductive film may be formed of an element selected from Ta, W, Ti, Mo, Cu, Cr, Nd, and Al, or an alloy material or compound material containing the element as a main component, or may be formed of phosphorus or the like. A semiconductor film typified by a crystalline silicon film doped with an impurity element may be used. Further, an AgPdCu alloy may be used. Alternatively, an oxide conductive film (typically an ITO film) that is transparent to visible light may be used.
[0030]
Next, a resist mask (not shown) is formed by photolithography, and an etching process for forming electrodes and wirings is performed to form the conductive layers 17 and 18.
[0031]
Next, using the conductive layers 17 and 18 as a mask, the gate insulating film 15 is selectively removed to form insulating layers 19 and 20. Of course, the gate insulating film 15 may not be selectively removed.
[0032]
Then, first and second doping processes are performed to add an impurity element to the semiconductor layer. (FIG. 1B) The doping process may be performed by an ion doping method or an ion implantation method. The condition of the ion doping method is a dose of 1 × 10 13 ~ 5x10 15 / Cm 2 The acceleration voltage is set to 5 to 100 keV. In this case, the conductive layers 17 and 18 serve as a mask for the impurity element, and the impurity regions 21 and 22 are formed in a self-aligning manner. First, an impurity element imparting n-type is added, and then an impurity element imparting p-type is added to form impurity regions 26 and 27. However, as shown in FIGS. 1B and 1C, when an impurity element imparting n-type is added, the semiconductor layer forming the p-channel TFT is covered with a mask 23 made of resist, and p-type is added. When the impurity element imparting is added, the semiconductor layer for forming the n-channel TFT is covered with a mask 25 made of resist.
[0033]
Next, an interlayer insulating film 28 is formed. The interlayer insulating film 28 is formed of an inorganic insulating film material or an organic insulating material. Alternatively, a film whose surface is planarized may be used. Of course, the interlayer insulating film 28 may have a laminated structure instead of a single layer.
[0034]
And it is desirable to perform the process which hydrogenates a semiconductor layer by performing the heat processing for 1 to 12 hours at 300-450 degreeC in the atmosphere containing 3-100% hydrogen. This step is performed in the semiconductor layer by thermally excited hydrogen. 16 -10 18 /cm Three This is a step of terminating the dangling bond. As another means of hydrogenation, plasma hydrogenation (using hydrogen excited by plasma) may be performed. In any case, the defect density in the semiconductor layers 104 to 108 is 10 16 /cm Three It is desirable that the hydrogen content be as follows. For this purpose, hydrogen of about 0.01 to 0.1% of the total number of atoms included in the semiconductor layer may be provided. Of course, it may be performed before the interlayer insulating film is formed.
[0035]
Then, a wiring 29 that is electrically connected to each impurity region is formed. The wiring may be formed of an element selected from Ta, W, Ti, Mo, Cu, Cr, Nd, and Al, or an alloy material or compound material containing the element as a main component, or an impurity such as phosphorus. A semiconductor film typified by a crystalline silicon film doped with an element may be used. Further, an AgPdCu alloy may be used. Alternatively, an oxide conductive film (typically an ITO film) that is transparent to visible light may be used. Here, an example in which a single-layer structure is used as the wiring 29 is shown, but a structure in which two or more layers are stacked may be used.
[0036]
FIG. 1F is a diagram illustrating a process of irradiating a laser beam from the back side of the substrate to recover the crystallinity of the semiconductor layer, activate the impurity element, and reduce the contact resistance. In order to irradiate the laser beam from the back surface side of the substrate, for example, a stage on which the substrate is placed may be made of a light-transmitting glass or synthetic quartz. Further, the wavelength of the laser light is desirably a wavelength that appropriately transmits through the substrate and the semiconductor film, and is desirably 350 nm (preferably 400 nm) or more from FIGS. For example, YAG laser, YVO Four Laser, YLF laser, YAlO Three Second harmonics such as laser and glass laser, ruby laser, Ti: sapphire laser, and the like can be used. In particular, a YAG laser superior in pulse energy is preferable. Laser light irradiation can be performed in a vacuum, in the air, in a nitrogen atmosphere, or the like. Further, the substrate may be heated to about 500 degrees when irradiating with laser light. By doing so, it becomes possible to perform laser light irradiation with a smaller energy density. As a result, the area of the laser beam on the irradiated surface can be increased and the throughput of the process can be improved.
[0037]
Use one of the laser oscillators described above, and irradiate laser light in any atmosphere, but it is optimal depending on the substrate used, the type and thickness of the underlying insulating film and semiconductor film, the electrode and wiring materials, etc. Since the appropriate irradiation conditions are different, the practitioner may determine appropriately.
[0038]
By the laser light irradiation method of the present invention, the crystallinity of the semiconductor film is restored, the impurity elements are activated, and the contact resistance is sufficiently reduced. In addition, the electrical characteristics of the TFT manufactured in this way are improved, and the characteristics of a semiconductor device manufactured using the TFT can be improved.
[0039]
The present invention configured as described above will be described in more detail in the following embodiments.
[0040]
【Example】
[Example 1]
An embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
[0041]
First, the base insulating film 12 is formed on the substrate 11. As the substrate 11, a glass substrate or a synthetic quartz glass substrate that is transparent to laser light is used. As the base insulating film 12, an insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film is formed. Although an example in which a single layer structure is used as the base insulating film 12 is shown here, a structure in which two or more layers of the insulating film are stacked may be used. Note that the base insulating film is not necessarily formed. In this embodiment, a silicon oxide film having a thickness of 150 nm is formed on a synthetic quartz glass substrate by a CVD method.
[0042]
Next, a semiconductor film is formed over the base insulating film 12. As the semiconductor film, a semiconductor film having an amorphous structure is formed with a thickness of 25 to 100 nm (preferably 30 to 60 nm) by a known means (sputtering method, LPCVD method, plasma CVD method, or the like). There is no limitation on the material of the semiconductor film, but it is preferably formed of silicon or a silicon germanium (SiGe) alloy. Then, after performing a known crystallization process (laser crystallization method, thermal crystallization method, thermal crystallization method using a catalyst such as nickel) to form a crystalline semiconductor film, patterning is performed to obtain a semiconductor. Layers 13 and 14 are formed. Here, the semiconductor layer 13 is an n-channel TFT, and the semiconductor layer 14 is a p-channel TFT. In this embodiment, after an amorphous silicon film having a film thickness of 55 nm is formed by CVD, the amorphous silicon film is crystallized using a XeCl excimer laser, and semiconductor layers 13 and 14 are formed by patterning.
[0043]
A gate insulating film 15 covering the semiconductor layers 13 and 14 is formed. The gate insulating film 15 is formed of an insulating film containing silicon with a thickness of 40 to 150 nm using a plasma CVD method, a sputtering method, or the like. In this embodiment, a silicon oxide film having a thickness of 100 nm is formed by a CVD method.
[0044]
Next, as illustrated in FIG. 1A, a conductive film 16 having a thickness of 100 to 500 nm is formed over the gate insulating film 15. The conductive film may be formed of an element selected from Ta, W, Ti, Mo, Cu, Cr, Nd, and Al, or an alloy material or compound material containing the element as a main component, or may be formed of phosphorus or the like. A semiconductor film typified by a crystalline silicon film doped with an impurity element may be used. Further, an AgPdCu alloy may be used. Alternatively, an oxide conductive film (typically an ITO film) that is transparent to visible light may be used. In this embodiment, Ta having a film thickness of 400 nm is formed by sputtering.
[0045]
Next, a resist mask (not shown) is formed by photolithography, and an etching process for forming electrodes and wirings is performed to form the conductive layers 17 and 18.
[0046]
Next, using the conductive layers 17 and 18 as a mask, the gate insulating film 15 is selectively removed to form insulating layers 19 and 20. Of course, the gate insulating film 15 may not be selectively removed.
[0047]
Then, first and second doping processes are performed to add an impurity element to the semiconductor layer. (FIG. 1B) The doping process may be performed by an ion doping method or an ion implantation method. The condition of the ion doping method is a dose of 1 × 10 13 ~ 5x10 15 / Cm 2 And an acceleration voltage of 5 to 100 keV. In this case, the conductive layers 17 and 18 serve as a mask for the impurity element, and the impurity regions 21 and 22 are formed in a self-aligning manner. First, an impurity element imparting n-type is added, and then an impurity element imparting p-type is added to form impurity regions 26 and 27. However, as shown in FIGS. 1B and 1C, when an impurity element imparting n-type is added, the semiconductor layer forming the p-channel TFT is covered with a mask 23 made of resist, and p-type is added. When the impurity element imparting is added, the semiconductor layer for forming the n-channel TFT is covered with a mask 25 made of resist. In this embodiment, phosphorus is used as an impurity element imparting n-type, an acceleration voltage is set to 10 keV by an ion implantation method, and an average concentration is 2 × 10. 20 / Cm Three It introduces so that it may become. Further, boron is used as the impurity element imparting p-type, the acceleration voltage is set to 10 keV, and the average concentration is 2 × 10. 20 / Cm Three It introduces so that it may become.
[0048]
Next, an interlayer insulating film 28 is formed. The interlayer insulating film 28 is formed of an inorganic insulating film material or an organic insulating material. Alternatively, a film whose surface is planarized may be used. Of course, the interlayer insulating film 28 may have a laminated structure instead of a single layer. In this embodiment, a silicon oxide film having a thickness of 1.6 μm is formed.
[0049]
And it is desirable to perform the process which hydrogenates a semiconductor layer by performing the heat processing for 1 to 12 hours at 300-450 degreeC in the atmosphere containing 3-100% hydrogen. This step is performed in the semiconductor layer by thermally excited hydrogen. 16 -10 18 /cm Three This is a step of terminating the dangling bond. As another means of hydrogenation, plasma hydrogenation (using hydrogen excited by plasma) may be performed. In any case, the defect density in the semiconductor layers 104 to 108 is 10 16 /cm Three It is desirable that the hydrogen content be as follows. For this purpose, hydrogen of about 0.01 to 0.1% of the total number of atoms included in the semiconductor layer may be provided. Of course, it may be performed before the interlayer insulating film is formed.
[0050]
Then, a wiring 29 that is electrically connected to each impurity region is formed. The wiring may be formed of an element selected from Ta, W, Ti, Mo, Cu, Cr, Nd, and Al, or an alloy material or compound material containing the element as a main component, or an impurity such as phosphorus. A semiconductor film typified by a crystalline silicon film doped with an element may be used. Further, an AgPdCu alloy may be used. Alternatively, an oxide conductive film (typically an ITO film) that is transparent to visible light may be used. Here, an example in which a single-layer structure is used as the wiring 29 is shown, but a structure in which two or more layers are stacked may be used. In this embodiment, a laminated film of a Ti film having a thickness of 50 nm and an alloy film having a thickness of 500 nm (alloy film of Al and Ti) is formed by patterning.
[0051]
FIG. 1F is a diagram illustrating a process of irradiating a laser beam from the back side of the substrate to recover the crystallinity of the semiconductor layer, activate the impurity element, and reduce the contact resistance. In order to irradiate the laser beam from the back surface side of the substrate, for example, a stage on which the substrate is placed may be made of a light-transmitting glass or synthetic quartz. Further, the wavelength of the laser light is desirably a wavelength that appropriately transmits through the substrate and the semiconductor film, and is desirably 350 nm (preferably 400 nm) or more from FIGS. For example, YAG laser, YVO Four Laser, YLF laser, YAlO Three Second harmonics such as laser and glass laser, ruby laser, Ti: sapphire laser, and the like can be used. In particular, a YAG laser superior in pulse energy is preferable. Laser light irradiation can be performed in a vacuum, in the air, in a nitrogen atmosphere, or the like. Further, the substrate may be heated to about 500 degrees when irradiating with laser light. By doing so, it becomes possible to perform laser light irradiation with a smaller energy density. As a result, the area of the laser beam on the irradiated surface can be increased and the throughput of the process can be improved. In this embodiment, a YAG laser is used, and modulated in the second harmonic (wavelength 532 nm) by a nonlinear optical element and irradiated in the atmosphere.
[0052]
According to the present invention, the crystallinity of the semiconductor film is restored, the impurity elements are activated, and the contact resistance is sufficiently reduced. In addition, the electrical characteristics of the TFT manufactured in this way are improved, and the characteristics of a semiconductor device manufactured using the TFT can be improved.
[0053]
[Example 2]
In this embodiment, a method for manufacturing a TFT having a structure different from that in Embodiment 1 will be described. However, only a method for manufacturing an n-channel TFT will be described here.
[0054]
According to the first embodiment, the state of FIG. In this embodiment, the conductive layer is formed of W.
[0055]
Subsequently, etching is performed to form a gate electrode 31 having a tapered end. A mask (not shown) made of a resist is formed by photolithography, and an etching process for forming electrodes and wirings is performed. In this embodiment, an ICP (Inductively Coupled Plasma) etching method is used as an etching process, and CF is used as an etching gas. Four And Cl 2 And O 2 The gas flow ratio was 25/25/10 (sccm), and 500 W RF (13.56 MHz) power was applied to the coil-type electrode at a pressure of 1 Pa to generate plasma and perform etching. . Here, a dry etching apparatus (Model E645- □ ICP) using ICP manufactured by Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. was used. 150 W RF (13.56 MHz) power is also applied to the substrate side (sample stage), and a substantially negative self-bias voltage is applied. By this etching process, the W film is etched so that the end portion of the conductive layer is tapered. Note that in order to perform etching without leaving a residue on the gate insulating film, it is preferable to increase the etching time at a rate of about 10 to 20%. In the above etching treatment, by making the shape of the resist mask suitable, the end portion of the conductive layer is tapered due to the effect of the bias voltage applied to the substrate side. The angle of this taper portion is 15 to 45 °. Reference numeral 32 denotes a gate insulating film, and a region not covered with the conductive layer 31 is etched and thinned by about 20 to 50 nm.
[0056]
Then, an impurity element is introduced by performing a doping process. In the doping treatment, an impurity element imparting n-type conductivity or an impurity element imparting p-type conductivity is introduced by an ion doping method, an ion implantation method, or the like. An impurity element imparting n-type conductivity and an impurity element imparting p-type conductivity may be introduced. In addition, hydrogen may be added. By the doping process, a region 33 in which the impurity element is introduced at a high concentration, a region 34 in which the impurity element is introduced at a low concentration due to a taper at the end of the gate electrode, and a region (channel formation region) 35 in which the impurity element is not introduced are formed. In this embodiment, phosphorus is used as an impurity element imparting n-type conductivity. The phosphorus injection condition was 5% PH diluted with hydrogen. Three , Acceleration voltage 10 keV, dose amount 1.5 × 10 15 /cm 2 And The time required for implantation is about 8 minutes, and the average concentration of the crystalline semiconductor film is 2 × 10. 20 /cm Three Of phosphorus can be injected.
[0057]
Subsequently, after the interlayer insulating film 36 and the wiring 37 are formed according to the first embodiment, laser light is irradiated from the back side of the substrate to recover the crystallinity of the semiconductor film, the activation of the impurity element, and the contact resistance. Make sufficient reductions. The electrical characteristics of the TFT manufactured in this way are improved, and the characteristics of a semiconductor device manufactured using the TFT can be improved.
[0058]
[Example 3]
In this example, a manufacturing process of a TFT having a structure different from that of Example 1 or Example 2 is described.
[0059]
First, a transparent glass substrate or a synthetic quartz glass substrate is used as the substrate 40. Further, as the base insulating film, an insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film may be formed in a single layer or a stacked structure. Note that the base insulating film is not necessarily formed. In this embodiment, a synthetic quartz glass substrate is used as the substrate 40.
[0060]
A conductive film is formed and etched to form a conductive film having a desired shape. There is no particular limitation on the material of the conductive film, but the conductive film may be formed of an element selected from Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu, Cr, and Nd, or an alloy material or compound material containing the element as a main component. Good. Alternatively, a semiconductor film typified by a crystalline silicon film doped with an impurity element such as phosphorus may be used. Further, an AgPdCu alloy may be used. Needless to say, the conductive film may be a stacked layer instead of a single layer. In this embodiment, a conductive film 306 made of a W film having a thickness of 400 nm is formed. The W film is formed by sputtering using a W target. In addition, tungsten hexafluoride (WF 6 It can also be formed by a thermal CVD method using Then, patterning is performed to form the conductive layer 41.
[0061]
The insulating film 42 may be an insulating film containing silicon such as a silicon oxide film or a silicon nitride oxide film (SiOxNy) by a known means (sputtering method, LPCVD method, plasma CVD method or the like). Of course, the insulating film is not limited to a single layer but may be a stacked layer. In this embodiment, a silicon oxide film having a thickness of 150 nm is formed by plasma CVD.
[0062]
Subsequently, a semiconductor film 43 having an amorphous structure is formed with a thickness of 25 to 80 nm (preferably 30 to 60 nm) by a known means (sputtering method, LPCVD method, plasma CVD method, or the like). There is no limitation on the material of the semiconductor film, but the semiconductor film is preferably formed of silicon or a silicon germanium (SiGe) alloy. In this embodiment, an amorphous silicon film having a thickness of 50 nm is formed by plasma CVD. Then, the semiconductor film is crystallized by performing a known crystallization method (laser crystallization method, thermal crystallization method using RTA or furnace annealing furnace, thermal crystallization method using a metal element that promotes crystallization). Let In this embodiment, an aqueous solution of nickel acetate (weight-concentrated concentration 5 ppm, volume 5 ml) is applied to the surface of the amorphous silicon film by spin coating (solution coating method) and exposed to a nitrogen atmosphere at 550 ° C. for 4 hours. In addition to nickel, metal elements for promoting crystallization include Fe, Co, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Cu, Ag, Au, Sn, and Sb. Alternatively, a plurality of metal elements can be used. In addition to the spin coating method, the metal element may be added by a plasma treatment method, a vapor deposition method, an ion implantation method, or a sputtering method. Note that the heating time and temperature for crystallization depend on the semiconductor film and the metal element to be added, so that the practitioner may determine as appropriate.
[0063]
Subsequently, a mask 44 is formed and a doping process is performed to selectively introduce an impurity element into the semiconductor film. In the doping treatment, one or more elements selected from rare gas elements and an impurity element imparting n-type or an impurity element imparting p-type are introduced by an ion doping method, an ion implantation method, or the like. In addition, hydrogen may be added. In this embodiment, phosphorus is used as an impurity element imparting n-type. The phosphorus injection condition was 5% PH diluted with hydrogen. Three , Acceleration voltage 80 keV, dose amount 1.5 × 10 15 /cm 2 And
[0064]
When a metal element is used to crystallize the semiconductor film as in this embodiment, it is desirable to perform heat treatment to getter the metal element. By the heat treatment, the metal element moves from the channel formation region to the region to which the impurity element is added, so that the channel formation region can be a high resistance region.
[0065]
Then, after removing the mask and forming a semiconductor layer to be an active region, an interlayer insulating film 48 and a wiring 49 are formed according to the first embodiment. Subsequently, laser light is irradiated from the back side of the substrate to recover the crystallinity of the semiconductor film, activate the impurity elements, and reduce the contact resistance. By irradiating the laser beam from the back side, the gate electrode 41 is heated, and the semiconductor layer is further heated by the heat, so that the efficiency is high. The electrical characteristics of the TFT manufactured in this way are improved, and the characteristics of a semiconductor device manufactured using the TFT can be improved.
[0066]
In this embodiment, only the impurity region 47 functioning as the source region and the drain region is formed as the impurity region. However, the present invention has an LDD structure or a GOLD (Gate-drain Overlapped LDD) structure even in the bottom gate structure. It can also be applied to cases.
[0067]
[Example 4]
In this embodiment, a method for manufacturing an active matrix substrate will be described with reference to FIGS. In this specification, a substrate in which a pixel portion having a CMOS circuit, a driver circuit, a pixel TFT, and a storage capacitor is formed over the same substrate is referred to as an active matrix substrate for convenience.
[0068]
First, in this embodiment, a substrate 400 made of glass such as barium borosilicate glass represented by Corning # 7059 glass or # 1737 glass or aluminoborosilicate glass is used. Note that a quartz substrate may be used as the substrate 400. Further, a plastic substrate having heat resistance that can withstand the processing temperature of this embodiment may be used.
[0069]
Next, a base film 401 made of an insulating film such as a silicon oxide film, a silicon nitride film, or a silicon oxynitride film is formed over the substrate 400. Although a two-layer structure is used as the base film 401 in this embodiment, a single-layer film of the insulating film or a structure in which two or more layers are stacked may be used. As the first layer of the base film 401, a plasma CVD method is used, and SiH Four , NH Three And N 2 A silicon oxynitride film 401a formed using O as a reactive gas is formed to a thickness of 10 to 200 nm (preferably 50 to 100 nm). In this embodiment, a 50 nm thick silicon oxynitride film 401a (composition ratio Si = 32%, O = 27%, N = 24%, H = 17%) is formed. Next, as the second layer of the base film 401, a plasma CVD method is used, and SiH Four And N 2 A silicon oxynitride film 401b formed using O as a reactive gas is stacked to a thickness of 50 to 200 nm (preferably 100 to 150 nm). In this embodiment, a silicon oxynitride film 401b (composition ratio Si = 32%, O = 59%, N = 7%, H = 2%) having a thickness of 100 nm is formed.
[0070]
Next, semiconductor layers 402 to 406 are formed over the base film. The semiconductor layers 402 to 406 are formed by forming a semiconductor film with a thickness of 25 to 100 nm (preferably 30 to 60 nm) by a known means (sputtering method, LPCVD method, plasma CVD method or the like), and a known crystallization method ( Laser crystallization, thermal crystallization using an RTA or furnace annealing furnace, thermal crystallization using a metal element that promotes crystallization, or the like). Then, the obtained crystalline semiconductor film is patterned into a desired shape to form semiconductor layers 402 to 406. Examples of the semiconductor film include an amorphous semiconductor film, a microcrystalline semiconductor film, a crystalline semiconductor film, and the like, and a compound semiconductor film having an amorphous structure such as an amorphous silicon germanium film may be applied. In this embodiment, a 55 nm amorphous silicon film is formed by plasma CVD. Then, a crystalline silicon film is formed by a laser crystallization method, and semiconductor layers 402 to 406 are formed by a patterning process using a photolithography method.
[0071]
When a crystalline semiconductor film is formed by a laser crystallization method, a pulse oscillation type or continuous emission type excimer laser, YAG laser, YVO Four Laser, YLF laser, YAlO Three A laser, a glass laser, a ruby laser, a Ti: sapphire laser, or the like can be used. In the case of using these lasers, it is preferable to use a method in which a laser beam emitted from a laser oscillator is linearly collected by an optical system and irradiated onto a semiconductor film. Crystallization conditions are appropriately selected by the practitioner. When an excimer laser is used, the pulse oscillation frequency is 300 Hz, and the laser energy density is 100 to 700 mJ / cm. 2 (Typically 200-300mJ / cm 2 ). When a YAG laser is used, the second harmonic is used and the pulse oscillation frequency is 1 to 300 Hz, and the laser energy density is 300 to 1000 mJ / cm. 2 (Typically 350-500mJ / cm 2 ) Then, the laser beam condensed linearly with a width of 100 to 1000 μm, for example 400 μm, is irradiated over the entire surface of the substrate, and the linear beam superposition ratio (overlap ratio) at this time is 50 to 98%. Good.
[0072]
Further, after forming the semiconductor layers 402 to 406, a small amount of impurity element (boron or phosphorus) may be doped in order to control the threshold value of the TFT.
[0073]
Next, a gate insulating film 407 covering the semiconductor layers 402 to 406 is formed. The gate insulating film 407 is formed of an insulating film containing silicon with a thickness of 40 to 150 nm by plasma CVD or sputtering. In this embodiment, a silicon oxynitride film (composition ratio: Si = 32%, O = 59%, N = 7%, H = 2%) with a thickness of 110 nm is formed by plasma CVD. Needless to say, the gate insulating film is not limited to the silicon oxynitride film, and another insulating film containing silicon may be used as a single layer or a stacked structure.
[0074]
When a silicon oxide film is used, TEOS (Tetraethyl Orthosilicate) and O 2 The reaction pressure is 40 Pa, the substrate temperature is 300 to 400 ° C., and the high frequency (13.56 MHz) power density is 0.5 to 0.8 W / cm. 2 And can be formed by discharging. The silicon oxide film thus manufactured can obtain good characteristics as a gate insulating film by thermal annealing at 400 to 500 ° C. thereafter.
[0075]
Next, a first conductive film 408 with a thickness of 20 to 100 nm and a second conductive film 409 with a thickness of 100 to 400 nm are stacked over the gate insulating film 407. In this embodiment, a first conductive film 408 made of a TaN film with a thickness of 30 nm and a second conductive film 409 made of a W film with a thickness of 370 nm are stacked. The TaN film was formed by sputtering, and was sputtered in a nitrogen-containing atmosphere using a Ta target. The W film was formed by sputtering using a W target. In addition, tungsten hexafluoride (WF 6 It can also be formed by a thermal CVD method using In any case, in order to use as a gate electrode, it is necessary to reduce the resistance, and the resistivity of the W film is desirably 20 μΩcm or less. The resistivity of the W film can be reduced by increasing the crystal grains. However, when there are many impurity elements such as oxygen in the W film, the crystallization is hindered and the resistance is increased. Therefore, in this embodiment, a sputtering method using a target of high purity W (purity 99.9999%) is used, and the W film is formed with sufficient consideration so that impurities are not mixed in from the gas phase during film formation. By forming, a resistivity of 9 to 20 μΩcm could be realized.
[0076]
In this embodiment, the first conductive film 408 is TaN and the second conductive film 409 is W. However, there is no particular limitation, and all of them are Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu, Cr, Nd. You may form with the element selected from these, or the alloy material or compound material which has the said element as a main component. Alternatively, a semiconductor film typified by a polycrystalline silicon film doped with an impurity element such as phosphorus may be used. Further, an AgPdCu alloy may be used. In addition, the first conductive film is formed using a tantalum (Ta) film, the second conductive film is formed using a W film, the first conductive film is formed using a titanium nitride (TiN) film, and the second conductive film is formed. The first conductive film is formed of a tantalum nitride (TaN) film, the second conductive film is formed of an Al film, and the first conductive film is formed of a tantalum nitride (TaN) film. The second conductive film may be a combination of Cu films.
[0077]
Next, resist masks 410 to 415 are formed by photolithography, and a first etching process for forming electrodes and wirings is performed. The first etching process is performed under the first and second etching conditions. (FIG. 6B) In this embodiment, the ICP etching method is used as the first etching condition, and the etching gas is CF. Four And Cl 2 And O 2 Each gas flow rate ratio was 25/25/10 (sccm), and 500 W of RF (13.56 MHz) power was applied to the coil-type electrode at a pressure of 1 Pa to generate plasma and perform etching. . Here, a dry etching apparatus (Model E645- □ ICP) using ICP manufactured by Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. was used. 150 W RF (13.56 MHz) power is also applied to the substrate side (sample stage), and a substantially negative self-bias voltage is applied. The W film is etched under this first etching condition so that the end portion of the first conductive layer is tapered.
[0078]
Thereafter, the resist masks 410 to 415 are not removed and the second etching condition is changed, and the etching gas is changed to CF. Four And Cl 2 The gas flow ratio is 30/30 (sccm), and 500 W of RF (13.56 MHz) power is applied to the coil-type electrode at a pressure of 1 Pa to generate plasma and etching for about 30 seconds. Went. 20 W of RF (13.56 MHz) power is also applied to the substrate side (sample stage), and a substantially negative self-bias voltage is applied. CF Four And Cl 2 Under the second etching condition in which is mixed, the W film and the TaN film are etched to the same extent. Note that in order to perform etching without leaving a residue on the gate insulating film, it is preferable to increase the etching time at a rate of about 10 to 20%.
[0079]
In the first etching process, the shape of the mask made of resist is made suitable, and the end portions of the first conductive layer and the second conductive layer are tapered due to the effect of the bias voltage applied to the substrate side. It becomes. The angle of this taper portion is 15 to 45 °. Thus, the first shape conductive layers 417 to 422 (the first conductive layers 417 a to 422 a and the second conductive layers 417 b to 422 b) composed of the first conductive layer and the second conductive layer by the first etching treatment. Form. Reference numeral 416 denotes a gate insulating film, and a region not covered with the first shape conductive layers 417 to 422 is etched and thinned by about 20 to 50 nm.
[0080]
Next, a second etching process is performed without removing the resist mask. Here, CF is used as an etching gas. Four And Cl 2 And O 2 Then, the W film is selectively etched. At this time, second conductive layers 428b to 433b are formed by a second etching process. On the other hand, the first conductive layers 417a to 422a are hardly etched, and the second shape conductive layers 428 to 433 are formed.
[0081]
Then, a first doping process is performed without removing the resist mask, and an impurity element imparting n-type conductivity is added to the semiconductor layer at a low concentration. The doping process may be performed by an ion doping method or an ion implantation method. The condition of the ion doping method is a dose of 1 × 10 13 ~ 5x10 14 /cm 2 And an acceleration voltage of 40 to 80 keV. In this embodiment, the dose is 1.5 × 10 13 /cm 2 The acceleration voltage is set to 60 keV. As an impurity element imparting n-type, an element belonging to Group 15, typically phosphorus (P) or arsenic (As), is used here, but phosphorus (P) is used. In this case, the conductive layers 428 to 433 serve as a mask for the impurity element imparting n-type, and the impurity regions 423 to 427 are formed in a self-aligning manner. Impurity regions 423 to 427 have a size of 1 × 10 18 ~ 1x10 20 /cm Three An impurity element imparting n-type is added in a concentration range of.
[0082]
After removing the resist mask, new resist masks 434a to 434c are formed, and the second doping process is performed at an acceleration voltage higher than that of the first doping process. The condition of the ion doping method is a dose of 1 × 10 13 ~ 1x10 15 /cm 2 The acceleration voltage is set to 60 to 120 keV. In the doping treatment, the second conductive layers 428b to 432b are used as masks against the impurity element, and doping is performed so that the impurity element is added to the semiconductor layer below the tapered portion of the first conductive layer. Subsequently, the third doping process is performed by lowering the acceleration voltage than that in the second doping process to obtain the state of FIG. The condition of the ion doping method is a dose of 1 × 10 15 ~ 1x10 17 /cm 2 The acceleration voltage is set to 50 to 100 keV. The low-concentration impurity regions 436, 442, and 448 overlapping with the first conductive layer by the second doping process and the third doping process have 1 × 10 18 ~ 5x10 19 /cm Three An impurity element imparting n-type is added in the concentration range of 1 × 10 in the high concentration impurity regions 435, 438, 441, 444, and 447. 19 ~ 2x10 20 /cm Three An impurity element imparting n-type is added in a concentration range of.
[0083]
Of course, by selecting an appropriate acceleration voltage, the low-concentration impurity region and the high-concentration impurity region formed by the second doping process and the third doping process can be performed by one doping process.
[0084]
Next, after removing the resist mask, new resist masks 450a to 450c are formed, and a fourth doping process is performed. By this fourth doping treatment, impurity regions 451, 453 to 456, 458, and 460 in which an impurity element imparting a conductivity type opposite to the one conductivity type is added to the semiconductor layer that becomes the active layer of the p-channel TFT. , 461. The second conductive layers 428a to 432a are used as masks against the impurity element, and an impurity element imparting p-type is added to form an impurity region in a self-aligning manner. In this embodiment, the impurity regions 451, 453 to 455, 457, 459, and 460 are diborane (B 2 H 6 ) Using an ion doping method. (FIG. 7B) In the fourth doping process, the semiconductor layer forming the n-channel TFT is partially covered with masks 450a to 450c made of resist. Phosphorus is added to the impurity regions 438 and 439 at different concentrations by the first to third doping treatments, and the concentration of the impurity element imparting p-type is 1 × 10 5 in any of the regions. 19 ~ 2x10 20 atoms / cm Three By performing the doping treatment so as to become, no problem arises because it functions as the source region and drain region of the p-channel TFT.
[0085]
Through the above steps, impurity regions are formed in the respective semiconductor layers.
[0086]
Next, the resist masks 450 a to 450 c are removed, and a first interlayer insulating film 461 is formed. The first interlayer insulating film 461 is formed of an insulating film containing silicon with a thickness of 100 to 200 nm using a plasma CVD method or a sputtering method. In this embodiment, a silicon oxynitride film having a thickness of 150 nm is formed by a plasma CVD method. Needless to say, the first interlayer insulating film 461 is not limited to the silicon oxynitride film, and another insulating film containing silicon may be used as a single layer or a stacked structure.
[0087]
Then, hydrogenation can be performed by heat treatment (heat treatment at 300 to 550 ° C. for 1 to 12 hours). This step is a step of terminating dangling bonds in the semiconductor layer with hydrogen contained in the first interlayer insulating film 461. The semiconductor layer can be hydrogenated regardless of the presence of the first interlayer insulating film. As other means for hydrogenation, plasma hydrogenation (using hydrogen excited by plasma) or heat treatment at 300 to 450 ° C. for 1 to 12 hours in an atmosphere containing 3 to 100% hydrogen may be performed. .
[0088]
Next, a second interlayer insulating film 462 made of an inorganic insulating film material or an organic insulating material is formed over the first interlayer insulating film 461. In this embodiment, an acrylic resin film having a film thickness of 1.6 μm is formed, but one having a viscosity of 10 to 1000 cp, preferably 40 to 200 cp is used. Alternatively, a film whose surface is planarized may be used as the second interlayer insulating film 462.
[0089]
In the driver circuit 506, wirings 464 to 468 that are electrically connected to the impurity regions are formed. Note that these wirings are formed by patterning a laminated film of a Ti film having a thickness of 50 nm and an alloy film (alloy film of Al and Ti) having a thickness of 500 nm. (Fig. 8 (A))
[0090]
In the pixel portion 507, a pixel electrode 470, a gate wiring 469, and a connection electrode 468 are formed. With this connection electrode 468, the source wiring (stacked layer of 443a and 443b) is electrically connected to the pixel TFT. In addition, the gate wiring 469 is electrically connected to the gate electrode of the pixel TFT. In addition, the pixel electrode 470 is electrically connected to the drain region 442 of the pixel TFT and further electrically connected to the semiconductor layer 458 functioning as one electrode forming a storage capacitor. Further, as the pixel electrode 470, it is desirable to use a highly reflective material such as a film containing Al or Ag as a main component or a laminated film thereof.
[0091]
Subsequently, laser light irradiation is performed from the back side of the substrate disclosed in the present invention to sufficiently recover the crystallinity of the semiconductor film, activate the impurity elements, and reduce the contact resistance. Further, the substrate may be heated to about 500 degrees when irradiating with laser light. By doing so, it becomes possible to perform laser light irradiation with a smaller energy density. As a result, the area of the laser beam on the irradiated surface can be increased and the throughput of the process can be improved.
[0092]
As described above, a CMOS circuit including an n-channel TFT 501 and a p-channel TFT 502, a driver circuit 506 having an n-channel TFT 503, and a pixel portion 507 having a pixel TFT 504 and a storage capacitor 505 are formed over the same substrate. can do. Thus, the active matrix substrate is completed.
[0093]
The n-channel TFT 501 of the driver circuit 506 includes a channel formation region 437, a low-concentration impurity region 436 (GOLD region) that overlaps with the first conductive layer 428a that forms part of the gate electrode, and a high-concentration function as a source region or a drain region. An impurity region 452 and an impurity region 451 into which an impurity element imparting n-type conductivity and an impurity element imparting p-type conductivity are introduced are provided. The p-channel TFT 502, which is connected to the n-channel TFT 501 and the electrode 466 to form a CMOS circuit, includes a channel formation region 440, a high-concentration impurity region 454 that functions as a source region or a drain region, and an impurity element that imparts n-type conductivity And an impurity region 453 into which an impurity element imparting p-type conductivity is introduced. In the n-channel TFT 503, a channel formation region 443, a low concentration impurity region 442 (GOLD region) overlapping with the first conductive layer 430a which forms part of the gate electrode, and a high concentration impurity functioning as a source region or a drain region The region 456 includes an impurity region 455 into which an impurity element imparting n-type conductivity and an impurity element imparting p-type conductivity are introduced.
[0094]
The pixel TFT 504 in the pixel portion is provided with a channel formation region 446, a low concentration impurity region 445 (LDD region) formed outside the gate electrode, a high concentration impurity region 458 functioning as a source region or a drain region, and an n-type. An impurity region 457 into which an impurity element and an impurity element imparting p-type conductivity are introduced is provided. In addition, an impurity element imparting n-type conductivity and an impurity element imparting p-type conductivity are added to the semiconductor layer functioning as one electrode of the storage capacitor 505. The storage capacitor 505 is formed of an electrode (stack of 432a and 432b) and a semiconductor layer using the insulating film 416 as a dielectric.
[0095]
In the pixel structure of this embodiment, the end portions of the pixel electrodes are arranged and formed so as to overlap the source wiring so that the gap between the pixel electrodes is shielded from light without using a black matrix.
[0096]
Further, FIG. 9 shows a top view of a pixel portion of an active matrix substrate manufactured in this embodiment. In addition, the same code | symbol is used for the part corresponding to FIGS. A chain line AA ′ in FIG. 8B corresponds to a cross-sectional view taken along the chain line AA ′ in FIG.
Further, a chain line BB ′ in FIG. 8B corresponds to a cross-sectional view taken along the chain line BB ′ in FIG.
[0097]
Note that this embodiment can be freely combined with any one of Embodiments 1 to 3.
[0098]
[Example 5]
In this embodiment, a process of manufacturing a reflective liquid crystal display device from the active matrix substrate manufactured in Embodiment 4 will be described below. FIG. 10 is used for the description.
[0099]
First, after obtaining an active matrix substrate in the state of FIG. 8B according to Embodiment 4, an alignment film 567 is formed on at least the pixel electrode 470 on the active matrix substrate of FIG. . In this embodiment, before forming the alignment film 567, an organic resin film such as an acrylic resin film is patterned to form columnar spacers 572 for maintaining a substrate interval at a desired position. Further, instead of the columnar spacers, spherical spacers may be scattered over the entire surface of the substrate.
[0100]
Next, a counter substrate 569 is prepared. Next, colored layers 570 and 571 and a planarization film 573 are formed over the counter substrate 569. The red colored layer 570 and the blue colored layer 572 are overlapped to form a light shielding portion. Further, the light shielding portion may be formed by partially overlapping the red colored layer and the green colored layer.
[0101]
In this example, the substrate shown in Example 4 is used. Therefore, in FIG. 9 showing a top view of the pixel portion of Example 4, at least the gap between the gate wiring 469 and the pixel electrode 470, the gap between the gate wiring 469 and the connection electrode 468, and the gap between the connection electrode 468 and the pixel electrode 470 are shown. It is necessary to shield the light. In this example, the respective colored layers were arranged so that the light-shielding portions formed by the lamination of the colored layers overlapped at the positions where light shielding should be performed, and the counter substrate was bonded.
[0102]
As described above, the number of steps can be reduced by shielding the gap between the pixels with the light shielding portion formed by the lamination of the colored layers without forming a light shielding layer such as a black mask.
[0103]
Next, a counter electrode 576 made of a transparent conductive film was formed over the planarization film 573 in at least the pixel portion, an alignment film 574 was formed over the entire surface of the counter substrate, and a rubbing process was performed.
[0104]
Then, the active matrix substrate on which the pixel portion and the driver circuit are formed and the counter substrate are attached to each other with a sealant 568. A filler is mixed in the sealing material 568, and two substrates are bonded to each other with a uniform interval by the filler and the columnar spacer. Thereafter, a liquid crystal material 575 is injected between both substrates and completely sealed with a sealant (not shown). A known liquid crystal material may be used for the liquid crystal material 575. In this way, the reflective liquid crystal display device shown in FIG. 10 is completed. If necessary, the active matrix substrate or the counter substrate is divided into a desired shape. Further, a polarizing plate (not shown) was attached only to the counter substrate. And FPC was affixed using the well-known technique.
[0105]
In addition, this embodiment can be freely combined with any one of Embodiments 1 to 4, and the liquid crystal display panel manufactured as described above can be used as a display portion of various electronic devices.
[0106]
[Example 6]
In this embodiment, a process for manufacturing an active matrix liquid crystal display device different from that in Embodiment 5 from the active matrix substrate manufactured in Embodiment 4 will be described below. FIG. 11 is used for the description.
[0107]
First, in accordance with Embodiment 4, after obtaining an active matrix substrate in the state of FIG. 8B, an alignment film 1067 is formed on the active matrix substrate of FIG. 8B and a rubbing process is performed. Note that in this embodiment, before forming the alignment film 1067, columnar spacers for maintaining the distance between the substrates are formed at desired positions by patterning an organic resin film such as an acrylic resin film. Further, instead of the columnar spacers, spherical spacers may be scattered over the entire surface of the substrate.
[0108]
Next, a counter substrate 1068 is prepared. The counter substrate is provided with a color filter in which a colored layer 1074 and a light shielding layer 1075 are arranged corresponding to each pixel. Further, a light shielding layer 1077 is also provided in the driver circuit portion. A planarizing film 1076 covering the color filter and the light shielding layer 1077 is provided. Next, a counter electrode 1069 made of a transparent conductive film was formed over the planarization film 1076 in the pixel portion, an alignment film 1070 was formed over the entire surface of the counter substrate, and a rubbing process was performed.
[0109]
Then, the active matrix substrate on which the pixel portion and the driver circuit are formed and the counter substrate are attached to each other with a sealant 1071. A filler is mixed in the sealant 1071, and two substrates are bonded to each other with a uniform interval by the filler and the columnar spacer. Thereafter, a liquid crystal material 1073 is injected between both substrates and completely sealed with a sealant (not shown). A known liquid crystal material may be used for the liquid crystal material 1073. Thus, the active matrix type liquid crystal display device shown in FIG. 11 is completed. If necessary, the active matrix substrate or the counter substrate is divided into a desired shape. Furthermore, a polarizing plate or the like was appropriately provided using a known technique. And FPC was affixed using the well-known technique.
[0110]
In addition, this embodiment can be freely combined with any one of Embodiments 1 to 4, and the liquid crystal display panel manufactured as described above can be used as a display portion of various electronic devices.
[0111]
[Example 7]
The CMOS circuit and the pixel portion formed by applying the present invention can be used for various electro-optical devices (such as active matrix liquid crystal display devices). That is, the present invention can be implemented in all electronic devices in which these electro-optical devices are incorporated in the display unit.
[0112]
Such electronic devices include video cameras, digital cameras, projectors, head-mounted displays (goggles type displays), car navigation systems, car stereos, personal computers, personal digital assistants (mobile computers, mobile phones, electronic books, etc.), etc. Can be mentioned. Examples of these are shown in FIGS.
[0113]
FIG. 12A illustrates a personal computer, which includes a main body 3001, an image input portion 3002, a display portion 3003, a keyboard 3004, and the like. The display portion 3003 can be manufactured by applying the present invention.
[0114]
FIG. 12B illustrates a video camera, which includes a main body 3101, a display portion 3102, an audio input portion 3103, operation switches 3104, a battery 3105, an image receiving portion 3106, and the like. The display portion 3102 can be manufactured by applying the present invention.
[0115]
FIG. 12C illustrates a mobile computer, which includes a main body 3201, a camera unit 3202, an image receiving unit 3203, an operation switch 3204, a display unit 3205, and the like. The display portion 3205 can be manufactured by applying the present invention.
[0116]
FIG. 12D illustrates a goggle type display, which includes a main body 3301, a display portion 3302, an arm portion 3303, and the like. The display portion 3302 can be manufactured by applying the present invention.
[0117]
FIG. 12E shows a player that uses a recording medium (hereinafter referred to as a recording medium) on which a program is recorded, and includes a main body 3401, a display portion 3402, a speaker portion 3403, a recording medium 3404, an operation switch 3405, and the like. This player uses a DVD (Digital Versatile Disc), CD, or the like as a recording medium, and can perform music appreciation, movie appreciation, games, and the Internet. The display portion 3402 can be manufactured by applying the present invention.
[0118]
FIG. 12F illustrates a digital camera, which includes a main body 3501, a display portion 3502, an eyepiece portion 3503, an operation switch 3504, an image receiving portion (not shown), and the like. The display portion 3502 can be manufactured by applying the present invention.
[0119]
FIG. 13A illustrates a front projector, which includes a projection device 3601, a screen 3602, and the like. The present invention can be applied to a liquid crystal display device 3808 constituting a part of the projection device 3601 and other driving circuits.
[0120]
FIG. 13B illustrates a rear projector, which includes a main body 3701, a projection device 3702, a mirror 3703, a screen 3704, and the like. The present invention can be applied to the liquid crystal display device 3808 constituting a part of the projection device 2702 and other driving circuits.
[0121]
Note that FIG. 13C is a diagram illustrating an example of the structure of the projection devices 3601 and 3702 in FIGS. 13A and 13B. The projection devices 3601 and 3702 include a light source optical system 3801, mirrors 3802 and 3804 to 3806, a dichroic mirror 3803, a prism 3807, a liquid crystal display device 3808, a phase difference plate 3809, and a projection optical system 3810. Projection optical system 2810 includes an optical system including a projection lens. Although the present embodiment shows a three-plate type example, it is not particularly limited, and for example, a single-plate type may be used. In addition, the practitioner may appropriately provide an optical system such as an optical lens, a film having a polarization function, a film for adjusting a phase difference, or an IR film in the optical path indicated by an arrow in FIG. Good.
[0122]
FIG. 13D illustrates an example of the structure of the light source optical system 3801 in FIG. In this embodiment, the light source optical system 3801 includes a reflector 2811, a light source 3812, lens arrays 3813 and 3814, a polarization conversion element 2815, and a condenser lens 3816. Note that the light source optical system illustrated in FIG. 13D is an example and is not particularly limited. For example, the practitioner may appropriately provide an optical system such as an optical lens, a film having a polarization function, a film for adjusting a phase difference, or an IR film in the light source optical system.
[0123]
However, the projector shown in FIG. 13 shows a case where a transmissive electro-optical device is used, and an application example in a reflective electro-optical device is not shown.
[0124]
FIG. 14A shows a cellular phone, which includes a main body 3901, an audio output portion 3902, an audio input portion 3903, a display portion 3904, operation switches 3905, an antenna 3906, and the like. The present invention can be applied to the display portion 3904.
[0125]
FIG. 14B illustrates a portable book (electronic book), which includes a main body 4001, display portions 4002 and 4003, a storage medium 4004, operation switches 4005, an antenna 4006, and the like. The present invention can be applied to the display portions 4002 and 4003.
[0126]
FIG. 14C illustrates a display device, which includes a main body 4101, a support base 4102, a display portion 4103, and the like. The present invention can be applied to the display portion 4103. The display device of the present invention is particularly advantageous when the screen is enlarged, and is advantageous for a display device having a diagonal of 10 inches or more (particularly 30 inches or more).
[0127]
As described above, the application range of the present invention is extremely wide and can be applied to electronic devices in various fields. Moreover, the electronic device of a present Example is realizable even if it uses the structure which consists of what combination of Examples 1-6.
【Effect of the invention】
By adopting the configuration of the present invention, the following basic significance can be obtained.
(A) It is possible to sufficiently recover the crystallinity of the semiconductor film after the doping treatment, activate the impurity element, and reduce the contact resistance after forming the wiring.
(B) Conventionally, two processes, a heat treatment after doping treatment and a heat treatment after wiring formation, which are conventionally performed, are performed in one process of irradiating laser light from the back side of the substrate after wiring formation. It is possible to reduce the number of processes. Thereby, the manufacturing cost can be reduced and the manufacturing yield can be improved.
(C) It is a method by which a TFT having excellent electrical characteristics can be manufactured while satisfying the above advantages.
[Brief description of the drawings]
FIGS. 1A to 1C illustrate an example of a method for manufacturing a TFT of the present invention. FIGS.
FIG. 2A is a graph showing transmittance with respect to wavelength of a 1737 glass substrate.
(B) The figure which shows the transmittance | permeability with respect to the wavelength of a synthetic quartz glass substrate.
FIG. 3A is a graph showing transmittance with respect to wavelength of an amorphous silicon film.
(B) The figure which shows the transmittance | permeability with respect to the wavelength of a crystalline silicon film.
4A to 4C illustrate an example of a method for manufacturing a TFT of the present invention.
FIG. 5 illustrates an example of a method for manufacturing a TFT of the present invention.
FIG. 6 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.
FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.
FIG. 8 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of a pixel TFT and a TFT of a driver circuit.
FIG. 9 is a top view illustrating a pixel in a pixel portion.
FIG. 10 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of an active matrix liquid crystal display device.
FIG. 11 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of an active matrix liquid crystal display device.
FIG. 12 illustrates an example of a semiconductor device.
FIG 13 illustrates an example of a semiconductor device.
FIG 14 illustrates an example of a semiconductor device.

Claims (22)

基板上に、Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr、Ndから選ばれた元素、前記元素を主成分とする合金材料、前記元素を主成分とする化合物材料、又はAgPdCu合金、のいずれかを用いて第1の導電層を形成する工程と、
前記第1の導電層上に第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の導電層上に前記第1の絶縁膜を介して半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜に選択的に不純物元素を導入して、前記第1の導電層と重なるチャネル形成領域と、不純物領域からなるソース領域およびドレイン領域とを形成する工程と、
前記不純物元素が選択的に導入された前記半導体膜上に第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の絶縁膜に部分的にエッチングを行なって、前記ソース領域および前記ドレイン領域の一部を露呈させる工程と、
前記ソース領域または前記ドレイン領域の一部と接触する第2の導電層を形成する工程と、
前記基板の裏面側から、前記半導体膜と、前記半導体膜と前記第2の導電層との接触部に、第2高調波に変調したYAGレーザを照射する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
On a substrate, an element selected from Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu, Cr, and Nd, an alloy material containing the element as a main component, a compound material containing the element as a main component, or an AgPdCu alloy Forming a first conductive layer using any of them ;
Forming a first insulating film on the first conductive layer;
Forming a semiconductor film on the first conductive layer via the first insulating film;
A step of selectively introducing an impurity element into the semiconductor film to form a channel formation region overlapping with the first conductive layer, and a source region and a drain region made of the impurity region;
Forming a second insulating film on the semiconductor film into which the impurity element is selectively introduced;
Etching the second insulating film partially to expose a part of the source region and the drain region;
Forming a second conductive layer in contact with a part of the source region or the drain region;
Irradiating a contact portion between the semiconductor film and the semiconductor film and the second conductive layer from the back side of the substrate with a YAG laser modulated to a second harmonic;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
基板上に、Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr、Ndから選ばれた元素、前記元素を主成分とする合金材料、前記元素を主成分とする化合物材料、又はAgPdCu合金、のいずれかを用いて第1の導電層を形成する工程と、
前記第1の導電層上に第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の導電層上に前記第1の絶縁膜を介して半導体膜を形成する工程と、
熱処理により前記半導体膜を結晶化させる工程と、
結晶化した前記半導体膜に選択的に不純物元素を導入して、前記第1の導電層と重なるチャネル形成領域と、不純物領域からなるソース領域およびドレイン領域とを形成する工程と、
前記不純物元素が選択的に導入された前記半導体膜上に第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の絶縁膜に部分的にエッチングを行なって、前記ソース領域および前記ドレイン領域の一部を露呈させる工程と、
前記ソース領域または前記ドレイン領域の一部と接触する第2の導電層を形成する工程と、
前記基板の裏面側から、前記半導体膜と、前記半導体膜と前記第2の導電層との接触部に、第2高調波に変調したYAGレーザを照射する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
On a substrate, an element selected from Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu, Cr, and Nd, an alloy material containing the element as a main component, a compound material containing the element as a main component, or an AgPdCu alloy Forming a first conductive layer using any of them ;
Forming a first insulating film on the first conductive layer;
Forming a semiconductor film on the first conductive layer via the first insulating film;
Crystallizing the semiconductor film by heat treatment;
Selectively introducing an impurity element into the crystallized semiconductor film to form a channel formation region overlapping with the first conductive layer, and a source region and a drain region made of the impurity region;
Forming a second insulating film on the semiconductor film into which the impurity element is selectively introduced;
Etching the second insulating film partially to expose a part of the source region and the drain region;
Forming a second conductive layer in contact with a part of the source region or the drain region;
Irradiating a contact portion between the semiconductor film and the semiconductor film and the second conductive layer from the back side of the substrate with a YAG laser modulated to a second harmonic;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
基板上に、Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr、Ndから選ばれた元素、前記元素を主成分とする合金材料、前記元素を主成分とする化合物材料、又はAgPdCu合金、のいずれかを用いて第1の導電層を形成する工程と、
前記第1の導電層上に第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の導電層上に前記第1の絶縁膜を介して半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜に金属元素を導入する工程と、
熱処理により前記半導体膜を結晶化させる工程と、
結晶化した前記半導体膜に選択的に不純物元素を導入して、前記第1の導電層と重なるチャネル形成領域と、不純物領域からなるソース領域およびドレイン領域とを形成する工程と、
前記不純物元素が選択的に導入された前記半導体膜上に第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の絶縁膜に部分的にエッチングを行なって、前記ソース領域および前記ドレイン領域の一部を露呈させる工程と、
前記ソース領域または前記ドレイン領域の一部と接触する第2の導電層を形成する工程と、
前記基板の裏面側から、前記半導体膜と、前記半導体膜と前記第2の導電層との接触部に、第2高調波に変調したYAGレーザを照射する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
On a substrate, an element selected from Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu, Cr, and Nd, an alloy material containing the element as a main component, a compound material containing the element as a main component, or an AgPdCu alloy Forming a first conductive layer using any of them ;
Forming a first insulating film on the first conductive layer;
Forming a semiconductor film on the first conductive layer via the first insulating film;
Introducing a metal element into the semiconductor film;
Crystallizing the semiconductor film by heat treatment;
Selectively introducing an impurity element into the crystallized semiconductor film to form a channel formation region overlapping with the first conductive layer, and a source region and a drain region made of the impurity region;
Forming a second insulating film on the semiconductor film into which the impurity element is selectively introduced;
Etching the second insulating film partially to expose a part of the source region and the drain region;
Forming a second conductive layer in contact with a part of the source region or the drain region;
Irradiating a contact portion between the semiconductor film and the semiconductor film and the second conductive layer from the back side of the substrate with a YAG laser modulated to a second harmonic;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
基板上に、Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr、Ndから選ばれた元素、前記元素を主成分とする合金材料、前記元素を主成分とする化合物材料、又はAgPdCu合金、のいずれかを用いて第1の導電層を形成する工程と、
前記第1の導電層上に第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の導電層上に前記第1の絶縁膜を介して半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜に選択的に不純物元素を導入して、前記第1の導電層と重なるチャネル形成領域と、不純物領域からなるソース領域およびドレイン領域とを形成する工程と、
前記不純物元素が選択的に導入された前記半導体膜上に第2の絶縁膜を形成する工程と、
熱処理により前記半導体膜の水素化を行なう工程と、
前記第2の絶縁膜に部分的にエッチングを行なって、前記ソース領域および前記ドレイン領域の一部を露呈させる工程と、
前記ソース領域または前記ドレイン領域の一部と接触する第2の導電層を形成する工程と、
前記基板の裏面側から、前記半導体膜と、前記半導体膜と前記第2の導電層との接触部に、第2高調波に変調したYAGレーザを照射する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
On a substrate, an element selected from Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu, Cr, and Nd, an alloy material containing the element as a main component, a compound material containing the element as a main component, or an AgPdCu alloy Forming a first conductive layer using any of them ;
Forming a first insulating film on the first conductive layer;
Forming a semiconductor film on the first conductive layer via the first insulating film;
A step of selectively introducing an impurity element into the semiconductor film to form a channel formation region overlapping with the first conductive layer, and a source region and a drain region made of the impurity region;
Forming a second insulating film on the semiconductor film into which the impurity element is selectively introduced;
Hydrogenating the semiconductor film by heat treatment;
Etching the second insulating film partially to expose a part of the source region and the drain region;
Forming a second conductive layer in contact with a part of the source region or the drain region;
Irradiating a contact portion between the semiconductor film and the semiconductor film and the second conductive layer from the back side of the substrate with a YAG laser modulated to a second harmonic;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
基板上に、Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr、Ndから選ばれた元素、前記元素を主成分とする合金材料、前記元素を主成分とする化合物材料、又はAgPdCu合金、のいずれかを用いて第1の導電層を形成する工程と、
前記第1の導電層上に第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の導電層上に前記第1の絶縁膜を介して半導体膜を形成する工程と、
第1の熱処理により前記半導体膜を結晶化させる工程と、
結晶化した前記半導体膜に選択的に不純物元素を導入して、前記第1の導電層と重なるチャネル形成領域と、不純物領域からなるソース領域およびドレイン領域とを形成する工程と、
前記不純物元素が選択的に導入された前記半導体膜上に第2の絶縁膜を形成する工程と、
第2の熱処理により前記半導体膜の水素化を行なう工程と、
前記第2の絶縁膜に部分的にエッチングを行なって、前記ソース領域および前記ドレイン領域の一部を露呈させる工程と、
前記ソース領域または前記ドレイン領域の一部と接触する第2の導電層を形成する工程と、
前記基板の裏面側から、前記半導体膜と、前記半導体膜と前記第2の導電層との接触部に、第2高調波に変調したYAGレーザを照射する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
On a substrate, an element selected from Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu, Cr, and Nd, an alloy material containing the element as a main component, a compound material containing the element as a main component, or an AgPdCu alloy Forming a first conductive layer using any of them ;
Forming a first insulating film on the first conductive layer;
Forming a semiconductor film on the first conductive layer via the first insulating film;
Crystallization of the semiconductor film by a first heat treatment;
Selectively introducing an impurity element into the crystallized semiconductor film to form a channel formation region overlapping with the first conductive layer, and a source region and a drain region made of the impurity region;
Forming a second insulating film on the semiconductor film into which the impurity element is selectively introduced;
Hydrogenating the semiconductor film by a second heat treatment;
Etching the second insulating film partially to expose a part of the source region and the drain region;
Forming a second conductive layer in contact with a part of the source region or the drain region;
Irradiating a contact portion between the semiconductor film and the semiconductor film and the second conductive layer from the back side of the substrate with a YAG laser modulated to a second harmonic;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
基板上に、Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr、Ndから選ばれた元素、前記元素を主成分とする合金材料、前記元素を主成分とする化合物材料、又はAgPdCu合金、のいずれかを用いて第1の導電層を形成する工程と、
前記第1の導電層上に第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の導電層上に前記第1の絶縁膜を介して半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜に金属元素を導入する工程と、
第1の熱処理により前記半導体膜を結晶化させる工程と、
結晶化した前記半導体膜に選択的に不純物元素を導入して、前記第1の導電層と重なるチャネル形成領域と、不純物領域からなるソース領域およびドレイン領域とを形成する工程と、
前記不純物元素が選択的に導入された前記半導体膜上に第2の絶縁膜を形成する工程と、
第2の熱処理により前記半導体膜の水素化を行なう工程と、
前記第2の絶縁膜に部分的にエッチングを行なって、前記ソース領域および前記ドレイン領域の一部を露呈させる工程と、
前記ソース領域または前記ドレイン領域の一部と接触する第2の導電層を形成する工程と、
前記基板の裏面側から、前記半導体膜と、前記半導体膜と前記第2の導電層との接触部に、第2高調波に変調したYAGレーザを照射する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
On a substrate, an element selected from Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu, Cr, and Nd, an alloy material containing the element as a main component, a compound material containing the element as a main component, or an AgPdCu alloy Forming a first conductive layer using any of them ;
Forming a first insulating film on the first conductive layer;
Forming a semiconductor film on the first conductive layer via the first insulating film;
Introducing a metal element into the semiconductor film;
Crystallization of the semiconductor film by a first heat treatment;
Selectively introducing an impurity element into the crystallized semiconductor film to form a channel formation region overlapping with the first conductive layer, and a source region and a drain region made of the impurity region;
Forming a second insulating film on the semiconductor film into which the impurity element is selectively introduced;
Hydrogenating the semiconductor film by a second heat treatment;
Etching the second insulating film partially to expose a part of the source region and the drain region;
Forming a second conductive layer in contact with a part of the source region or the drain region;
Irradiating a contact portion between the semiconductor film and the semiconductor film and the second conductive layer from the back side of the substrate with a YAG laser modulated to a second harmonic;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
基板上に、Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr、Ndから選ばれた元素、前記元素を主成分とする合金材料、前記元素を主成分とする化合物材料、又はAgPdCu合金、のいずれかを用いて第1の導電層を形成する工程と、
前記第1の導電層上に第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の導電層上に前記第1の絶縁膜を介して半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜に選択的に不純物元素を導入して、前記第1の導電層と重なるチャネル形成領域と、前記第1の導電層の一部と重なる第1の不純物領域と、第2の不純物領域からなるソース領域およびドレイン領域とを形成する工程と、
前記不純物元素が選択的に導入された前記半導体膜上に第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の絶縁膜に部分的にエッチングを行なって、前記ソース領域および前記ドレイン領域の一部を露呈させる工程と、
前記ソース領域または前記ドレイン領域の一部と接触する第2の導電層を形成する工程と、
前記基板の裏面側から、前記半導体膜と、前記半導体膜と前記第2の導電層との接触部に、第2高調波に変調したYAGレーザを照射する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
On a substrate, an element selected from Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu, Cr, and Nd, an alloy material containing the element as a main component, a compound material containing the element as a main component, or an AgPdCu alloy Forming a first conductive layer using any of them ;
Forming a first insulating film on the first conductive layer;
Forming a semiconductor film on the first conductive layer via the first insulating film;
By selectively introducing an impurity element into the semiconductor film, a channel formation region overlapping with the first conductive layer, a first impurity region overlapping with part of the first conductive layer, and a second impurity region Forming a source region and a drain region comprising:
Forming a second insulating film on the semiconductor film into which the impurity element is selectively introduced;
Etching the second insulating film partially to expose a part of the source region and the drain region;
Forming a second conductive layer in contact with a part of the source region or the drain region;
Irradiating a contact portion between the semiconductor film and the semiconductor film and the second conductive layer from the back side of the substrate with a YAG laser modulated to a second harmonic;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
基板上に、Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr、Ndから選ばれた元素、前記元素を主成分とする合金材料、前記元素を主成分とする化合物材料、又はAgPdCu合金、のいずれかを用いて第1の導電層を形成する工程と、
前記第1の導電層上に第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の導電層上に前記第1の絶縁膜を介して半導体膜を形成する工程と、
熱処理により前記半導体膜を結晶化させる工程と、
結晶化した前記半導体膜に選択的に不純物元素を導入して、前記第1の導電層と重なるチャネル形成領域と、前記第1の導電層の一部と重なる第1の不純物領域と、第2の不純物領域からなるソース領域およびドレイン領域とを形成する工程と、
前記不純物元素が選択的に導入された前記半導体膜上に第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の絶縁膜に部分的にエッチングを行なって、前記ソース領域および前記ドレイン領域の一部を露呈させる工程と、
前記ソース領域または前記ドレイン領域の一部と接触する第2の導電層を形成する工程と、
前記基板の裏面側から、前記半導体膜と、前記半導体膜と前記第2の導電層との接触部に、第2高調波に変調したYAGレーザを照射する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
On a substrate, an element selected from Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu, Cr, and Nd, an alloy material containing the element as a main component, a compound material containing the element as a main component, or an AgPdCu alloy Forming a first conductive layer using any of them ;
Forming a first insulating film on the first conductive layer;
Forming a semiconductor film on the first conductive layer via the first insulating film;
Crystallizing the semiconductor film by heat treatment;
An impurity element is selectively introduced into the crystallized semiconductor film, a channel formation region overlapping with the first conductive layer, a first impurity region overlapping with part of the first conductive layer, and a second Forming a source region and a drain region made of a plurality of impurity regions;
Forming a second insulating film on the semiconductor film into which the impurity element is selectively introduced;
Etching the second insulating film partially to expose a part of the source region and the drain region;
Forming a second conductive layer in contact with a part of the source region or the drain region;
Irradiating a contact portion between the semiconductor film and the semiconductor film and the second conductive layer from the back side of the substrate with a YAG laser modulated to a second harmonic;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
基板上に、Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr、Ndから選ばれた元素、前記元素を主成分とする合金材料、前記元素を主成分とする化合物材料、又はAgPdCu合金、のいずれかを用いて第1の導電層を形成する工程と、
前記第1の導電層上に第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の導電層上に前記第1の絶縁膜を介して半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜に金属元素を導入する工程と、
熱処理により前記半導体膜を結晶化させる工程と、
結晶化した前記半導体膜に選択的に不純物元素を導入して、前記第1の導電層と重なるチャネル形成領域と、前記第1の導電層の一部と重なる第1の不純物領域と、第2の不純物領域からなるソース領域およびドレイン領域とを形成する工程と、
前記不純物元素が選択的に導入された前記半導体膜上に第2の絶縁膜を形成する工程と、
前記第2の絶縁膜に部分的にエッチングを行なって、前記ソース領域および前記ドレイン領域の一部を露呈させる工程と、
前記ソース領域または前記ドレイン領域の一部と接触する第2の導電層を形成する工程と、
前記基板の裏面側から、前記半導体膜と、前記半導体膜と前記第2の導電層との接触部に、第2高調波に変調したYAGレーザを照射する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
On a substrate, an element selected from Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu, Cr, and Nd, an alloy material containing the element as a main component, a compound material containing the element as a main component, or an AgPdCu alloy Forming a first conductive layer using any of them ;
Forming a first insulating film on the first conductive layer;
Forming a semiconductor film on the first conductive layer via the first insulating film;
Introducing a metal element into the semiconductor film;
Crystallizing the semiconductor film by heat treatment;
An impurity element is selectively introduced into the crystallized semiconductor film, a channel formation region overlapping with the first conductive layer, a first impurity region overlapping with part of the first conductive layer, and a second Forming a source region and a drain region made of a plurality of impurity regions;
Forming a second insulating film on the semiconductor film into which the impurity element is selectively introduced;
Etching the second insulating film partially to expose a part of the source region and the drain region;
Forming a second conductive layer in contact with a part of the source region or the drain region;
Irradiating a contact portion between the semiconductor film and the semiconductor film and the second conductive layer from the back side of the substrate with a YAG laser modulated to a second harmonic;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
基板上に、Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr、Ndから選ばれた元素、前記元素を主成分とする合金材料、前記元素を主成分とする化合物材料、又はAgPdCu合金、のいずれかを用いて第1の導電層を形成する工程と、
前記第1の導電層上に第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の導電層上に前記第1の絶縁膜を介して半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜に選択的に不純物元素を導入して、前記第1の導電層と重なるチャネル形成領域と、前記第1の導電層の一部と重なる第1の不純物領域と、第2の不純物領域からなるソース領域およびドレイン領域とを形成する工程と、
前記不純物元素が選択的に導入された前記半導体膜上に第2の絶縁膜を形成する工程と、
熱処理により前記半導体膜の水素化を行なう工程と、
前記第2の絶縁膜に部分的にエッチングを行なって、前記ソース領域および前記ドレイン領域の一部を露呈させる工程と、
前記ソース領域または前記ドレイン領域の一部と接触する第2の導電層を形成する工程と、
前記基板の裏面側から、前記半導体膜と、前記半導体膜と前記第2の導電層との接触部に、第2高調波に変調したYAGレーザを照射する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
On a substrate, an element selected from Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu, Cr, and Nd, an alloy material containing the element as a main component, a compound material containing the element as a main component, or an AgPdCu alloy Forming a first conductive layer using any of them ;
Forming a first insulating film on the first conductive layer;
Forming a semiconductor film on the first conductive layer via the first insulating film;
By selectively introducing an impurity element into the semiconductor film, a channel formation region overlapping with the first conductive layer, a first impurity region overlapping with part of the first conductive layer, and a second impurity region Forming a source region and a drain region comprising:
Forming a second insulating film on the semiconductor film into which the impurity element is selectively introduced;
Hydrogenating the semiconductor film by heat treatment;
Etching the second insulating film partially to expose a part of the source region and the drain region;
Forming a second conductive layer in contact with a part of the source region or the drain region;
Irradiating a contact portion between the semiconductor film and the semiconductor film and the second conductive layer from the back side of the substrate with a YAG laser modulated to a second harmonic;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
基板上に、Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr、Ndから選ばれた元素、前記元素を主成分とする合金材料、前記元素を主成分とする化合物材料、又はAgPdCu合金、のいずれかを用いて第1の導電層を形成する工程と、
前記第1の導電層上に第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の導電層上に前記第1の絶縁膜を介して半導体膜を形成する工程と、
第1の熱処理により前記半導体膜を結晶化させる工程と、
結晶化した前記半導体膜に選択的に不純物元素を導入して、前記第1の導電層と重なるチャネル形成領域と、前記第1の導電層の一部と重なる第1の不純物領域と、第2の不純物領域からなるソース領域およびドレイン領域とを形成する工程と、
前記不純物元素が選択的に導入された前記半導体膜上に第2の絶縁膜を形成する工程と、
第2の熱処理により前記半導体膜の水素化を行なう工程と、
前記第2の絶縁膜に部分的にエッチングを行なって、前記ソース領域および前記ドレイン領域の一部を露呈させる工程と、
前記ソース領域または前記ドレイン領域の一部と接触する第2の導電層を形成する工程と、
前記基板の裏面側から、前記半導体膜と、前記半導体膜と前記第2の導電層との接触部に、第2高調波に変調したYAGレーザを照射する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
On a substrate, an element selected from Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu, Cr, and Nd, an alloy material containing the element as a main component, a compound material containing the element as a main component, or an AgPdCu alloy Forming a first conductive layer using any of them ;
Forming a first insulating film on the first conductive layer;
Forming a semiconductor film on the first conductive layer via the first insulating film;
Crystallization of the semiconductor film by a first heat treatment;
An impurity element is selectively introduced into the crystallized semiconductor film, a channel formation region overlapping with the first conductive layer, a first impurity region overlapping with part of the first conductive layer, and a second Forming a source region and a drain region made of a plurality of impurity regions;
Forming a second insulating film on the semiconductor film into which the impurity element is selectively introduced;
Hydrogenating the semiconductor film by a second heat treatment;
Etching the second insulating film partially to expose a part of the source region and the drain region;
Forming a second conductive layer in contact with a part of the source region or the drain region;
Irradiating a contact portion between the semiconductor film and the semiconductor film and the second conductive layer from the back side of the substrate with a YAG laser modulated to a second harmonic;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
基板上に、Ta、W、Ti、Mo、Al、Cu、Cr、Ndから選ばれた元素、前記元素を主成分とする合金材料、前記元素を主成分とする化合物材料、又はAgPdCu合金、のいずれかを用いて第1の導電層を形成する工程と、
前記第1の導電層上に第1の絶縁膜を形成する工程と、
前記第1の導電層上に前記第1の絶縁膜を介して半導体膜を形成する工程と、
前記半導体膜に金属元素を導入する工程と、
第1の熱処理により前記半導体膜を結晶化させる工程と、
結晶化した前記半導体膜に選択的に不純物元素を導入して、前記第1の導電層と重なるチャネル形成領域と、前記第1の導電層の一部と重なる第1の不純物領域と、第2の不純物領域からなるソース領域およびドレイン領域とを形成する工程と、
前記不純物元素が選択的に導入された前記半導体膜上に第2の絶縁膜を形成する工程と、
第2の熱処理により前記半導体膜の水素化を行なう工程と、
前記第2の絶縁膜に部分的にエッチングを行なって、前記ソース領域および前記ドレイン領域の一部を露呈させる工程と、
前記ソース領域または前記ドレイン領域の一部と接触する第2の導電層を形成する工程と、
前記基板の裏面側から、前記半導体膜と、前記半導体膜と前記第2の導電層との接触部に、第2高調波に変調したYAGレーザを照射する工程と、
を有することを特徴とする半導体装置の作製方法。
On a substrate, an element selected from Ta, W, Ti, Mo, Al, Cu, Cr, and Nd, an alloy material containing the element as a main component, a compound material containing the element as a main component, or an AgPdCu alloy Forming a first conductive layer using any of them ;
Forming a first insulating film on the first conductive layer;
Forming a semiconductor film on the first conductive layer via the first insulating film;
Introducing a metal element into the semiconductor film;
Crystallization of the semiconductor film by a first heat treatment;
An impurity element is selectively introduced into the crystallized semiconductor film, a channel formation region overlapping with the first conductive layer, a first impurity region overlapping with part of the first conductive layer, and a second Forming a source region and a drain region made of a plurality of impurity regions;
Forming a second insulating film on the semiconductor film into which the impurity element is selectively introduced;
Hydrogenating the semiconductor film by a second heat treatment;
Etching the second insulating film partially to expose a part of the source region and the drain region;
Forming a second conductive layer in contact with a part of the source region or the drain region;
Irradiating a contact portion between the semiconductor film and the semiconductor film and the second conductive layer from the back side of the substrate with a YAG laser modulated to a second harmonic;
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
請求項1乃至12のいずれか一項において、
前記第2高調波に変調したYAGレーザの照射面またはその近傍における形状は線状であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 1 thru | or 12 ,
A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that the shape of the irradiation surface of the YAG laser modulated into the second harmonic or the vicinity thereof is linear.
請求項1乃至12のいずれか一項において、
前記半導体膜は、珪素を主成分とする膜であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 1 thru | or 12 ,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor film is a film containing silicon as a main component.
請求項1乃至12および請求項29のいずれか一項において、
前記半導体膜の膜厚は、25〜100nmであることを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of claims 1 to 12 and claim 29,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the semiconductor film has a thickness of 25 to 100 nm.
請求項1乃至12のいずれか一項において、
前記ソース領域および前記ドレイン領域の不純物元素は、n型を付与する不純物元素、またはp型を付与する不純物元素、またはn型を付与する不純物元素およびp型を付与する不純物元素であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 1 thru | or 12 ,
The impurity element in the source region and the drain region is an impurity element imparting n-type conductivity, an impurity element imparting p-type, or an impurity element imparting n-type and an impurity element imparting p-type. A method for manufacturing a semiconductor device.
請求項1乃至12および請求項16のいずれか一項において、
前記ソース領域および前記ドレイン領域の不純物元素の濃度はそれぞれ2×1020/cm以下であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 1 to 12 and Claim 16 ,
The method for manufacturing a semiconductor device, wherein the concentration of the impurity element in each of the source region and the drain region is 2 × 10 20 / cm 3 or less.
請求項1乃至12のいずれか一項において、
前記基板の裏面側から前記第2高調波に変調したYAGレーザを照射する工程において、前記基板の温度を0〜500度とすることを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 1 thru | or 12 ,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the temperature of the substrate is set to 0 to 500 degrees in the step of irradiating the YAG laser modulated to the second harmonic from the back side of the substrate.
請求項3または請求項6または請求項9または請求項12において、
前記金属元素は、Fe、Co、Ni、Ru、Rh、Pd、Os、Ir、Pt、Cu、Ag、Au、Sn、Sbから選ばれた一種または複数種の元素であることを特徴とする半導体装置の作製方法。
Claim 3 or claim 6 or claim 9 or Oite to claim 1 2,
The metal element is one or more elements selected from Fe, Co, Ni, Ru, Rh, Pd, Os, Ir, Pt, Cu, Ag, Au, Sn, and Sb. Device fabrication method.
請求項1乃至12のいずれか一項において、
前記基板の裏面側から前記第2高調波に変調したYAGレーザを照射する工程において、前記基板の加熱を行うことを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 1 thru | or 12 ,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein the substrate is heated in the step of irradiating a YAG laser modulated to the second harmonic from the back side of the substrate.
請求項1乃至12のいずれか一項において、
前記第2の絶縁膜上に前記ドレイン領域の一部と接触する画素電極を形成する工程を有し、
前記第1の導電層を形成する工程において、前記第1の導電層とともにソース配線を形成し、
前記第2の導電層を形成する工程において、前記第2の導電層を前記ソース領域の一部及び前記ソース配線と接触するように形成し、
前記画素電極の端部を、前記ソース配線と重なるように配置することを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 1 thru | or 12 ,
Forming a pixel electrode in contact with a part of the drain region on the second insulating film;
In the step of forming the first conductive layer, a source wiring is formed together with the first conductive layer,
In the step of forming the second conductive layer, the second conductive layer is formed in contact with a part of the source region and the source wiring,
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein an end portion of the pixel electrode is disposed so as to overlap with the source wiring.
請求項1乃至12のいずれか一項において、
前記基板と貼り合わせる対向基板上に第1の着色層と第2の着色層を重ねて形成することにより、遮光部を設けることを特徴とする半導体装置の作製方法。
In any one of Claims 1 thru | or 12 ,
A method for manufacturing a semiconductor device, characterized in that a light-shielding portion is provided by forming a first colored layer and a second colored layer on a counter substrate to be bonded to the substrate.
JP2001154748A 2001-05-24 2001-05-24 Method for manufacturing semiconductor device Expired - Fee Related JP5072147B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001154748A JP5072147B2 (en) 2001-05-24 2001-05-24 Method for manufacturing semiconductor device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001154748A JP5072147B2 (en) 2001-05-24 2001-05-24 Method for manufacturing semiconductor device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002353237A JP2002353237A (en) 2002-12-06
JP5072147B2 true JP5072147B2 (en) 2012-11-14

Family

ID=18999043

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001154748A Expired - Fee Related JP5072147B2 (en) 2001-05-24 2001-05-24 Method for manufacturing semiconductor device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5072147B2 (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5105918B2 (en) * 2007-03-16 2012-12-26 株式会社半導体エネルギー研究所 Method for manufacturing semiconductor device

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4159712B2 (en) * 1998-11-17 2008-10-01 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor device, active matrix display device, liquid crystal display device, electroluminescence display device, video camera, digital camera, projector, goggle type display, car navigation system, personal computer or portable information terminal
JP3796070B2 (en) * 1999-07-21 2006-07-12 シャープ株式会社 Liquid crystal display

Also Published As

Publication number Publication date
JP2002353237A (en) 2002-12-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US9343570B2 (en) Semiconductor device and fabrication method thereof
US6777713B2 (en) Irregular semiconductor film, having ridges of convex portion
US6713323B2 (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
JP5298094B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US20070037309A1 (en) Semiconductor device and method for manufacturing the same
JP4493779B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US7821008B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
US6727124B2 (en) Method of manufacturing a TFT using a catalytic element to promote crystallization of a semiconductor film and gettering the catalytic element
JP4683761B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2003229578A (en) Semiconductor device, display device and manufacturing method therefor
JP5046439B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP4801262B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP5292453B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP4080168B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP5072147B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP4573953B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP4968996B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP4993802B2 (en) Semiconductor device
JP2005322935A (en) Semiconductor device and its manufacturing method
JP4641598B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP2003100772A (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP4766758B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP5078201B2 (en) Method for manufacturing semiconductor device
JP5955920B2 (en) Semiconductor device
JP5256336B2 (en) Liquid crystal display

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20080526

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110830

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110901

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20111010

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20120221

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20120327

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20120807

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20120821

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150831

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150831

Year of fee payment: 3

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees