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JPH08213633A - Thin film transistor and its formation - Google Patents

Thin film transistor and its formation

Info

Publication number
JPH08213633A
JPH08213633A JP27474795A JP27474795A JPH08213633A JP H08213633 A JPH08213633 A JP H08213633A JP 27474795 A JP27474795 A JP 27474795A JP 27474795 A JP27474795 A JP 27474795A JP H08213633 A JPH08213633 A JP H08213633A
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JP
Japan
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source
region
concentration
regions
film
Prior art date
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Granted
Application number
JP27474795A
Other languages
Japanese (ja)
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JP3181817B2 (en
Inventor
Kouyuu Chiyou
宏勇 張
Toru Takayama
徹 高山
Yasuhiko Takemura
保彦 竹村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Original Assignee
Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
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.)
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Publication date
Application filed by Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd filed Critical Semiconductor Energy Laboratory Co Ltd
Priority to JP27474795A priority Critical patent/JP3181817B2/en
Publication of JPH08213633A publication Critical patent/JPH08213633A/en
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Abstract

PURPOSE: To improve the crystallizability of source and drain regions turned into amorphous by a method wherein a trace catalyst material is added to an amorphous silicon film to accelerate the crystallization of the silicon film, the crystallizing temperature of the silicon film is reduced and the crystallizing time of the silicon film is shortened. CONSTITUTION: A crystalline silicon active layer on an insulating surface layer 101 is constituted of a lightly doped impurity region 106 between a channel formation region 104 and source and drain regions 105 and 108 and a lightly doped region 107 between the source and drain regions 105 and 108 and the region 104. A gate insulating film 102 and a gate electrode 103 are formed on the active layer. An interlayer insulator film 109 is provided in such a way as to cover the electrode 103. Electrodes 110 and 111, which are respectively provided on the regions 105 and 108, are respectively formed in contact holes formed in the interlayer insulator film 109. A catalyst element is mainly introduced into the regions 105 and 108 and the concentration of the element is set at 1×10<7> atom/cm<2> or higher. Thereby, a crystallization of the regions 105 and 108 is accelerated and the crystallizability of the source and drain regions turned into amorphous is improved.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、液晶表示装置等に使用
される薄膜トランジスタ(TFT)およびその作製方法
に関するものである。また、本発明は、熱アニールによ
ってソース/ドレイン領域を活性化せしめる工程を有す
る薄膜トランジスタの作製方法に関するものである。本
発明に係る薄膜トランジスタは絶縁表面上に形成される
ことを特徴とする。本発明において、絶縁表面上とは、
ガラス等の絶縁基板上のみならず、単結晶シリコン等の
半導体基板に設けられた絶縁被膜上をも含むものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film transistor (TFT) used in a liquid crystal display device and the like and a method for manufacturing the same. Further, the present invention relates to a method for manufacturing a thin film transistor having a step of activating the source / drain regions by thermal annealing. The thin film transistor according to the present invention is formed on an insulating surface. In the present invention, on the insulating surface is
Not only on an insulating substrate such as glass, but also on an insulating coating provided on a semiconductor substrate such as single crystal silicon.

【0002】[0002]

【従来の技術】最近、絶縁表面上に設けられた薄膜状の
半導体層(活性層、活性領域ともいう)を有する絶縁ゲ
イト型の半導体装置の研究がなされている。特に、薄膜
状の絶縁ゲイトトランジスタ、いわゆる薄膜トランジス
タ(TFT)が熱心に研究されている。TFTは絶縁基
板上に形成されるマトリクス構造を有する液晶等の表示
装置の画素の制御や、マトリクス回路の駆動回路に利用
されたり、あるいは、半導体集積回路を多層に形成した
3次元構造の集積回路に利用されている。TFTは利用
する半導体の材料・結晶状態によって、アモルファスシ
リコンTFTや結晶性シリコンTFTのように区別され
ている。
2. Description of the Related Art Recently, research has been conducted on an insulating gate type semiconductor device having a thin film semiconductor layer (also referred to as an active layer or an active region) provided on an insulating surface. In particular, thin-film insulating gate transistors, so-called thin film transistors (TFTs), have been eagerly studied. The TFT is used for controlling pixels of a display device such as a liquid crystal having a matrix structure formed on an insulating substrate, a driving circuit of a matrix circuit, or an integrated circuit having a three-dimensional structure in which semiconductor integrated circuits are formed in multiple layers. Is used for. TFTs are distinguished according to the material and crystal state of the semiconductor used, such as amorphous silicon TFTs and crystalline silicon TFTs.

【0003】一般に、アモルファス状態の半導体の電界
移動度は小さく、従って、高速動作が要求されるTFT
には利用できない。また、アモルファスシリコンでは、
P型の電界移動度は著しく小さいので、Pチャネル型の
TFT(PMOSのTFT)を作製することができず、
したがって、Nチャネル型TFT(NMOSのTFT)
と組み合わせて、相補型のMOS回路(CMOS回路)
を形成することができない。
Generally, a semiconductor in an amorphous state has a small electric field mobility, and therefore, a TFT which is required to operate at high speed.
Not available for. Also, with amorphous silicon,
Since the P-type electric field mobility is extremely small, a P-channel type TFT (PMOS TFT) cannot be manufactured,
Therefore, N-channel TFT (NMOS TFT)
In combination with, complementary MOS circuit (CMOS circuit)
Cannot be formed.

【0004】他方、結晶性半導体はアモルファス半導体
よりも電界移動度が大きく、高速動作が可能である。さ
らに、結晶性シリコンはNMOSのTFTのみでなく、
PMOSのTFTも作製することができるので、CMO
S回路を作製することが可能である。例えば、アクティ
ブマトリクス方式の液晶表示装置において、アクティブ
マトリクス回路のみでなく、それを駆動する周辺回路
(ドライバ等)とを結晶性TFTのCMOS回路で同一
基板上に構成することでき、いわゆるモノリシック構造
を得ることができる。
On the other hand, crystalline semiconductors have a larger electric field mobility than amorphous semiconductors and can operate at high speed. Furthermore, crystalline silicon is not only the TFT of NMOS,
Since a PMOS TFT can also be manufactured, CMO
It is possible to make S circuits. For example, in an active matrix type liquid crystal display device, not only an active matrix circuit but also a peripheral circuit (driver or the like) for driving the active matrix circuit can be formed on the same substrate by a CMOS circuit of a crystalline TFT, which is a so-called monolithic structure. Obtainable.

【0005】最近では、ホットキャリヤによる劣化を低
減する目的から、ソース/ドレイン領域に隣接してソー
ス/ドレイン領域よりもN型又はP型の不純物濃度の低
い低濃度不純物領域を設けることも要求されている。ソ
ース/ドレイン領域、低濃度不純物領域を形成するに
は、イオン注入法、イオンドーピング法が採用されてお
り、通常、N型もしくはP型の導伝性を付与する不純物
イオンを加速してシリコン膜に注入している。
Recently, for the purpose of reducing deterioration due to hot carriers, it is required to provide a low concentration impurity region adjacent to the source / drain regions and having a lower N-type or P-type impurity concentration than the source / drain regions. ing. To form the source / drain regions and the low-concentration impurity regions, an ion implantation method or an ion doping method is adopted. Usually, the silicon film is formed by accelerating the impurity ions imparting N-type or P-type conductivity. Have been injected into.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、シリコ
ン膜に不純物イオンを加速して注入するために、その際
のイオン衝撃によってシリコン膜はアモルファス化して
しまう。このようなアモルファス状態ではソース/ドレ
イン領域のシート抵抗は非常に大きくなってしまう。
However, since the impurity ions are accelerated and implanted into the silicon film, the ion bombardment at that time causes the silicon film to become amorphous. In such an amorphous state, the sheet resistance of the source / drain region becomes very large.

【0007】半導体活性層がアモルファス状態のTFT
では、そもそも電界効果移動度が小さいため、ソース/
ドレイン領域のシート抵抗が10kΩ/□〜1MΩ/□
程度であれば実用に供することができる。しかし、結晶
性TFTでは電界効果移動度が高いため、シート抵抗が
10kΩ/□以下でないと、結晶性TFTとして十分な
特性が活かせない。そのため、アモルファス状態のソー
ス/ドレイン領域の結晶性を高めること(活性化するこ
と)が必要とされている。また、活性化の工程では、ゲ
イト電極を始めとして、TFTの素子の多くの部分が形
成されているので、それらにダメージを与えないことが
要求される。
TFT whose semiconductor active layer is in an amorphous state
In the first place, since the field effect mobility is small,
Sheet resistance of drain region is 10kΩ / □ to 1MΩ / □
It can be put to practical use if it is of a degree. However, since the crystalline TFT has a high electric field effect mobility, sufficient characteristics as the crystalline TFT cannot be utilized unless the sheet resistance is 10 kΩ / □ or less. Therefore, it is necessary to enhance (activate) the crystallinity of the source / drain regions in the amorphous state. Further, in the activation process, many parts of the element of the TFT including the gate electrode are formed, and therefore it is required not to damage them.

【0008】活性化には熱アニールによる方法を用いる
ことができる。熱アニール法はバッチ間のばらつきが少
ないという長所がある。活性化に必要な温度、時間は注
入された不純物の濃度に依存する。従って、低濃度不純
物領域では比較的低温で、短時間の熱アニールによって
活性化できるのに対して、ソース/ドレイン領域のよう
に不純物の濃度が高濃度な領域を活性化するには、高温
で、長時間の熱アニールが必要である。
A method by thermal annealing can be used for activation. The thermal annealing method has an advantage that there is little variation between batches. The temperature and time required for activation depend on the concentration of implanted impurities. Therefore, in the low-concentration impurity region, activation can be performed by thermal annealing at a relatively low temperature for a short time, whereas in order to activate a region having a high impurity concentration such as the source / drain region, high temperature is required. Long-term thermal annealing is required.

【0009】通常、1×1020原子/cm3 以上の濃度
(ドーズ量に換算して1×1014原子/cm3 以上)の
不純物が注入された領域を活性化するには、600℃程
度の温度での長時間の熱アニールか、もしくは1000
℃以上の高温で、短時間の熱アニールが必要である。1
000℃以上での熱アニール法を採用すると、使用でき
る基板が石英に限られ、基板コストが非常に高くなって
しまう。他方、600℃程度の温度での熱アニール法で
は、使用できる基板の選択の余地は拡がるが、長時間を
要するため、生産性の低下を招く。また、高温や、長時
間の熱アニールはゲイト電極、基板等に大きな影響を与
えかねない。従って、素子の他の部分への熱的な影響
(例えば、基板の収縮、変形によるパターンのずれ等)
を最小限にするために、より低温で、かつ短時間の熱ア
ニールによる活性化が要求されている。
Usually, about 600 ° C. is required to activate the region into which the impurity having a concentration of 1 × 10 20 atoms / cm 3 or more (converted into a dose amount of 1 × 10 14 atoms / cm 3 or more) is implanted. Long thermal anneal at temperatures of 1000 or 1000
Thermal annealing at a high temperature of ℃ or more for a short time is required. 1
If the thermal annealing method at 000 ° C. or higher is adopted, the usable substrate is limited to quartz, and the substrate cost becomes very high. On the other hand, in the thermal annealing method at a temperature of about 600 ° C., there is more room for selection of usable substrates, but it takes a long time, which leads to a decrease in productivity. Further, high temperature and long-time thermal annealing may have a great influence on the gate electrode, the substrate and the like. Therefore, thermal effects on other parts of the device (for example, shrinkage of the substrate, pattern shift due to deformation, etc.)
In order to minimize the temperature, activation by a lower temperature and shorter time thermal annealing is required.

【0010】本発明の目的は、上述の問題点を解消し
て、特性の優れた結晶性の薄膜トランジスタを提供する
ことにある。また、本発明の他の目的は、上述の問題点
を解消して、低温で、かつ短時間の熱アニールにより、
ソース/ドレイン領域を活性化することを可能にする薄
膜トランジスタの作製方法を提供することにある。
An object of the present invention is to solve the above problems and to provide a crystalline thin film transistor having excellent characteristics. In addition, another object of the present invention is to eliminate the above-mentioned problems and to perform low-temperature thermal annealing for a short time,
It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a thin film transistor capable of activating a source / drain region.

【0011】[0011]

【課題を解決する手段】本発明者の研究の結果、実質的
にアモルファス状態のシリコン被膜に微量の触媒材料を
添加することによって結晶化を促進させ、結晶化温度を
低下させ、結晶化時間を短縮できることが明らかになっ
た。
As a result of the research conducted by the present inventors, the addition of a trace amount of a catalyst material to a silicon film in a substantially amorphous state promotes crystallization, lowers the crystallization temperature, and shortens the crystallization time. It became clear that it can be shortened.

【0012】本発明人は、この触媒元素の効果に着目
し、これを利用することによって、アモルファス化した
ソース/ドレイン領域の結晶性を改善できることを見出
した。本発明は、上記の触媒元素をソース/ドレイン領
域にイオン注入法等の手段によって注入した後に、熱ア
ニールする。もしくは、触媒元素単体やその化合物の被
膜をソース/ドレイン領域に堆積し、熱アニールするこ
とにより、触媒元素をソース/ドレイン領域に拡散せし
めつつ、結晶性を改善せしめるのである。
The present inventor has paid attention to the effect of this catalytic element and found that by utilizing it, the crystallinity of the amorphized source / drain regions can be improved. In the present invention, thermal annealing is performed after implanting the above-mentioned catalytic element into the source / drain regions by means such as an ion implantation method. Alternatively, by depositing a film of the catalytic element alone or a compound thereof on the source / drain regions and performing thermal annealing, the crystallinity can be improved while diffusing the catalytic element into the source / drain regions.

【0013】触媒元素をアモルファスシリコン膜に添加
する方法として、具体的には、触媒元素を有する膜、粒
子、クラスター等をアモルファスシリコン膜の下、もし
くは上に実質的に密着して形成する方法を採用すること
ができる。あるいはイオン注入法等の方法によってアモ
ルファスシリコン膜中に、これらの触媒元素を導入する
方法を採用することができる。触媒元素としては、ニッ
ケル(Ni)、鉄(Fe)、コバルト(Co)、白金
(Pt)、パラジウム(Pd)の単体、もしくはそれら
の化合物が適している。
As a method of adding the catalytic element to the amorphous silicon film, specifically, there is a method of forming a film, particles, clusters or the like having the catalytic element substantially under or over the amorphous silicon film. Can be adopted. Alternatively, a method of introducing these catalytic elements into the amorphous silicon film by a method such as an ion implantation method can be adopted. As the catalyst element, nickel (Ni), iron (Fe), cobalt (Co), platinum (Pt), palladium (Pd), or a compound thereof is suitable.

【0014】その後、アモルファスシリコン膜を適当な
温度(典型的には580℃以下の温度)で熱アニールす
ることにより、触媒元素の作用によりアモルファスシリ
コン膜を結晶化させることができる。当然のことである
が、アニール温度が高いほど結晶化に要する時間は短く
なるという関係がある。また、ニッケル、鉄、コバル
ト、白金等の触媒元素の濃度が大きいほど、結晶化に要
する温度が低く、かつ結晶化に要する時間が短いという
関係がある。本発明人の研究では、アモルファスシリコ
ンの結晶化を進行させるには、上記の触媒元素のうちの
少なくとも1つの元素の濃度が、アモルファスシリコン
膜において1×1017原子/cm3 を越えることが必要
であることが明らかになった。しかし、上記の触媒元素
は何れもシリコンには好ましくない材料であるので、で
きるだけその濃度が低いことが望まれる。本発明人の研
究では、これらの触媒材料の濃度は合計して1020原子
/cm3 を越えないことが望まれる。
After that, the amorphous silicon film can be crystallized by the action of the catalytic element by thermally annealing the amorphous silicon film at an appropriate temperature (typically a temperature of 580 ° C. or less). As a matter of course, there is a relationship that the higher the annealing temperature, the shorter the time required for crystallization. Further, the higher the concentration of the catalytic element such as nickel, iron, cobalt and platinum, the lower the temperature required for crystallization and the shorter the time required for crystallization. According to the research conducted by the present inventor, in order to promote crystallization of amorphous silicon, the concentration of at least one of the above catalytic elements needs to exceed 1 × 10 17 atoms / cm 3 in the amorphous silicon film. Became clear. However, since all of the above catalyst elements are materials unfavorable to silicon, it is desirable that their concentration be as low as possible. In the study of the present inventors, it is desired that the total concentration of these catalyst materials does not exceed 10 20 atoms / cm 3 .

【0015】本発明にしたがって結晶性薄膜トランジス
タを作製するには以下の工程を設ければよい。 (触媒元素の濃度が1×1017原子/cm3 未満の
結晶性シリコン膜への)低濃度不純物領域を形成する工
程。 ソース/ドレイン領域を形成する工程(イオン注入
もしくはイオンドーピング法による)。 触媒元素を有する物質をソース/ドレイン領域と実
質的に同じ領域上に成膜する工程。 熱アニールによるソース/ドレイン領域を活性化す
る工程(400〜580℃)。
To manufacture a crystalline thin film transistor according to the present invention, the following steps may be provided. Forming a low concentration impurity region (to a crystalline silicon film having a catalyst element concentration of less than 1 × 10 17 atoms / cm 3 ). Step of forming source / drain regions (by ion implantation or ion doping method). A step of forming a substance having a catalytic element on a region substantially the same as the source / drain regions. Step of activating the source / drain regions by thermal annealing (400 to 580 ° C.).

【0016】あるいは、 (触媒元素の濃度が1×1017原子/cm3 未満の
結晶性シリコン膜への)低濃度不純物領域を形成する工
程。 ソース/ドレイン領域を形成する工程(イオン注入
もしくはイオンドーピング法による)。 触媒元素をソース/ドレイン領域と実質的に同じ領
域に導入する工程(イオン注入もしくはイオンドーピン
グ法による)。 熱アニールによるソース/ドレイン領域を活性化す
る工程(400〜580℃)。
Alternatively, a step of forming a low-concentration impurity region (in the crystalline silicon film having a catalyst element concentration of less than 1 × 10 17 atoms / cm 3 ). Step of forming source / drain regions (by ion implantation or ion doping method). A step of introducing a catalytic element into the substantially same region as the source / drain regions (by ion implantation or ion doping method). Step of activating the source / drain regions by thermal annealing (400 to 580 ° C.).

【0017】これらの工程において、工程、、は
その順序を入れ換えることも可能である。例えば、最初
にソース/ドレイン領域を形成してから、低濃度不純物
領域を形成してもよいし、最初に触媒元素を導入してか
ら、ソース/ドレイン領域を形成してもよい。本発明で
は、上記の工程において、触媒元素や触媒元素を有す
る物質は、実質的にソース/ドレイン領域以外の活性層
の部分、例えば、チャネル形成領域や低濃度不純物領域
には、意図的に導入されたり、成膜されたりしないこと
を特徴とする。
In these steps, the order of steps and can be exchanged. For example, the source / drain regions may be formed first, and then the low-concentration impurity regions may be formed, or the source / drain regions may be formed after first introducing the catalytic element. In the present invention, in the above process, the catalytic element or the substance having the catalytic element is intentionally introduced into a portion of the active layer other than the source / drain regions, for example, the channel forming region or the low concentration impurity region. It is characterized in that it is not formed or formed into a film.

【0018】上記の工程を経て、得られるTFTの構造
は図1に示すようなものとなる。図1(A)はコプレナ
ー型を、図1(B)は逆スタガー型の例を示す。図1
(A)について説明する。絶縁表面101上には結晶性
のシリコン活性層が設けられ、シリコン活性層はチャネ
ル形成領域104、ソース領域105、ドレイン領域1
08、ソース/ドレイン領域105、108とチャネル
形成領域104の間の低濃度不純物領域106、107
とによって構成されている。活性層上には、ゲイト絶縁
膜102、ゲイト電極103が形成される。ゲイト電極
103を覆って、層間絶縁物109が設けられている。
層間絶縁物109のコンタクトホールには、ソース/ド
レイン領域105、108の電極110、111が形成
されている。
The structure of the TFT obtained through the above steps is as shown in FIG. 1A shows an example of a coplanar type, and FIG. 1B shows an example of an inverted stagger type. FIG.
(A) will be described. A crystalline silicon active layer is provided on the insulating surface 101, and the silicon active layer includes a channel forming region 104, a source region 105, and a drain region 1.
08, low concentration impurity regions 106 and 107 between the source / drain regions 105 and 108 and the channel formation region 104
And is constituted by. A gate insulating film 102 and a gate electrode 103 are formed on the active layer. An interlayer insulator 109 is provided so as to cover the gate electrode 103.
Electrodes 110 and 111 of the source / drain regions 105 and 108 are formed in the contact holes of the interlayer insulator 109.

【0019】本発明においては、触媒元素は主としてソ
ース/ドレイン領域105、108に導入されて、その
部分の結晶性を改善させる。ソース/ドレイン領域10
5、108における触媒元素の濃度は1×1017原子/
cm3 を越えることを特徴とする。触媒元素の一部は低
濃度不純物領域106、107にも熱的に拡散するが、
その濃度は十分に低く、特に、チャネル形成領域104
との境界112、113では、1×1017原子/cm3
未満の濃度であることを特徴とする。当然、チャネル形
成領域104における触媒元素の濃度は1×1017原子
/cm3 未満の濃度である。ここで、ソース/ドレイン
領域105、108における触媒元素の濃度は、シリコ
ン膜を2次イオン質量分析法(SIMS)によって測定
した際の値であり、触媒元素が膜厚方向に分布している
場合には、その最小値である。また、チャネル形成領域
104、境界112、113における触媒元素の濃度
は、シリコン膜における厚さ方向の平均値である。
In the present invention, the catalytic element is mainly introduced into the source / drain regions 105 and 108 to improve the crystallinity of that portion. Source / drain region 10
The concentration of the catalytic element in 5, 108 is 1 × 10 17 atoms /
It is characterized by exceeding cm 3 . Although a part of the catalytic element is thermally diffused into the low concentration impurity regions 106 and 107,
The concentration is sufficiently low, and in particular, the channel formation region 104
At the boundaries 112 and 113 with 1 × 10 17 atoms / cm 3
It is characterized in that the concentration is less than. Naturally, the concentration of the catalytic element in the channel formation region 104 is less than 1 × 10 17 atoms / cm 3 . Here, the concentration of the catalytic element in the source / drain regions 105 and 108 is a value when the silicon film is measured by secondary ion mass spectrometry (SIMS), and the catalytic element is distributed in the film thickness direction. Is its minimum value. The concentration of the catalytic element in the channel forming region 104 and the boundaries 112 and 113 is an average value in the thickness direction of the silicon film.

【0020】図1(B)について説明する。絶縁表面1
21上にはゲイト電極122と、その上にゲイト絶縁膜
123が設けられ、その上には結晶性のシリコン活性層
が設けられている。シリコン活性層には、チャネル形成
領域124、ソース領域125、ドレイン領域128、
そして、ソース/ドレイン領域125、128とチャネ
ル形成領域124の間の低濃度不純物領域126、12
7が形成されている。そして、ソース/ドレイン領域1
25、128には電極129、130が形成されてい
る。活性層上には層間絶縁物を設けてもよい。
FIG. 1B will be described. Insulating surface 1
21, a gate electrode 122 and a gate insulating film 123 are provided on the gate electrode 122, and a crystalline silicon active layer is provided on the gate electrode 122. The silicon active layer includes a channel forming region 124, a source region 125, a drain region 128,
Then, the low-concentration impurity regions 126 and 12 between the source / drain regions 125 and 128 and the channel formation region 124.
7 are formed. And the source / drain region 1
Electrodes 129 and 130 are formed on 25 and 128. An interlayer insulator may be provided on the active layer.

【0021】この場合も、触媒元素は主としてソース/
ドレイン領域125、128に導入され、その部分の結
晶性を改善する。ソース/ドレイン領域125、128
における触媒元素の濃度は1×1017原子/cm3 を越
えることを特徴とする。触媒元素の一部は低濃度不純物
領域126、127にも熱的に拡散するが、その濃度は
十分に低く、特に、チャネル形成領域との境界131、
132では、1×1017原子/cm3 未満の濃度である
ことを特徴とする。
Also in this case, the catalytic element is mainly the source /
It is introduced into the drain regions 125 and 128 to improve the crystallinity of that portion. Source / drain regions 125, 128
The concentration of the catalytic element in is over 1 × 10 17 atoms / cm 3 . Although a part of the catalyst element is also thermally diffused into the low concentration impurity regions 126 and 127, the concentration thereof is sufficiently low, and in particular, the boundary 131 with the channel forming region,
132 is characterized by a concentration of less than 1 × 10 17 atoms / cm 3 .

【0022】[0022]

【作用】本発明において、上記工程によって主として
ソース、ドレイン領域に導入された触媒元素は、その領
域に拡散しつつ、結晶化を著しく促進する。そのため、
活性化の際には、400〜580℃、典型的には450
〜550℃の温度で加熱することで十分な効果を得るこ
とができる。また、アニール時間も8時間以内、典型的
には4時間以内で十分である。特に、後の工程のよう
に、イオン注入法やイオンドーピング法によって触媒元
素が導入された場合には、最初から均等に触媒元素が分
布しているため、結晶化が極めて容易に進行する。
In the present invention, the catalytic element mainly introduced into the source / drain regions by the above steps diffuses into the regions and promotes crystallization remarkably. for that reason,
Upon activation, 400-580 ° C, typically 450
A sufficient effect can be obtained by heating at a temperature of up to 550 ° C. Further, it is sufficient that the annealing time is within 8 hours, typically within 4 hours. In particular, when the catalytic element is introduced by the ion implantation method or the ion doping method as in the subsequent step, the catalytic element is evenly distributed from the beginning, so that the crystallization proceeds extremely easily.

【0023】また、低濃度不純物領域においては触媒元
素の濃度は著しく低く、そのための触媒元素による結晶
性改善はソース/ドレイン領域に隣接する部分を除き、
ほとんど期待されないのであるが、導入された不純物の
濃度が十分に小さいので、上記のような低温であっても
活性化される。本発明の優れた点は、シリコンに有害な
触媒元素をTFTに添加するものの、その濃度は上記の
ようにチャネル形成領域やチャネル形成領域と低濃度不
純物領域の境界部では著しく低い(1×1017原子/c
3 未満)ことである。特にチャネル形成領域と低濃度
不純物領域の境界における触媒元素の濃度が十分に低い
ことはTFT特性にとって好ましいことである。
Further, the concentration of the catalytic element is extremely low in the low-concentration impurity region, and the crystallinity improvement due to the catalytic element for that purpose, except for the portion adjacent to the source / drain regions
Although hardly expected, the concentration of the introduced impurities is sufficiently low that the impurities are activated even at the above low temperature. The advantage of the present invention is that although a catalytic element harmful to silicon is added to the TFT, the concentration thereof is remarkably low (1 × 10 6) in the channel forming region or in the boundary between the channel forming region and the low concentration impurity region as described above. 17 atoms / c
m 3 )). Particularly, it is preferable for the TFT characteristics that the concentration of the catalyst element at the boundary between the channel forming region and the low concentration impurity region is sufficiently low.

【0024】該境界では、Nチャネル型の場合にはN-
I接合、Pチャネル型の場合にはP- I接合が形成され
ており、本来電流はN- からIもしくはIからP- の方
向にのみ流れ、その逆に流れる電流は十分に小さい。し
かし、このような接合付近に触媒元素等が多く存在して
いると、該元素によって発生するエネルギー準位によっ
て、逆方向のリーク電流が生じる。このことは、TFT
が非選択状態(すなわち、Nチャネル型の場合にはゲイ
ト電極に負の電圧がかかっている状態、Pチャネル型の
場合にはその逆)にある際のリーク電流(オフ電流)が
大きいことを意味する。
At the boundary, in the case of the N channel type, N
In the case of the I-junction or P-channel type, a P I junction is formed, and the current originally flows only in the direction from N to I or from I to P , and the current flowing in the opposite direction is sufficiently small. However, when many catalytic elements and the like are present in the vicinity of such a junction, a leak current in the opposite direction is generated due to the energy level generated by the element. This means that TFT
Is in a non-selected state (that is, a negative voltage is applied to the gate electrode in the case of the N-channel type, and vice versa in the case of the P-channel type), the leak current (off current) is large. means.

【0025】本発明のように、N- I接合、もしくは、
- I接合付近における触媒元素の濃度が十分に低い場
合には、逆方向のリーク電流(すなわち、オフ電流)は
十分に低減できる。このことは本発明のTFTをアクテ
ィブマトリクス回路のスイッチングトランジスタ等に用
いる場合には極めて効果的である。
As in the present invention, an N -- I junction, or
When the concentration of the catalytic element in the vicinity of the P - I junction is sufficiently low, the reverse leak current (that is, off current) can be sufficiently reduced. This is extremely effective when the TFT of the present invention is used as a switching transistor or the like of an active matrix circuit.

【0026】[0026]

【実施例】以下に、本発明を図2〜4に図示の実施例に
基づいて詳細に説明する。 〔実施例1〕本実施例は液晶表示装置のアクティブマト
リクス回路のスイッチングトランジスタに用いられるコ
プラナー型のNチャネル型TFTの作製に関する。アク
ティブマトリクス回路のスイッチングトランジスタにお
いては、ソース/ドレイン領域は使用環境によって随時
に、反転するものであるが、便宜的に、以下の記述で
は、ソース/ドレイン領域のうちマトリクスのデータ線
に接続される方をソース、画素電極に接続される方をド
レインと呼ぶこととする。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described in detail below based on the embodiments shown in FIGS. [Embodiment 1] This embodiment relates to fabrication of a coplanar N-channel TFT used as a switching transistor of an active matrix circuit of a liquid crystal display device. In the switching transistor of the active matrix circuit, the source / drain regions are inverted at any time depending on the use environment, but for convenience, in the following description, the source / drain regions are connected to the data lines of the matrix. One is called a source, and one connected to a pixel electrode is called a drain.

【0027】図2に本実施例の作製工程の断面図を示
す。基板(石英)201上にプラズマCVD法によっ
て、厚さ300〜2000Å、例えば1000Åの真性
(I型)のアモルファスシリコン膜を堆積する。このア
モルファスシリコン膜におけるニッケル、白金、コバル
ト、鉄、パラジウムの濃度は1×1017原子/cm3
なるようにする。次に、アモルファスシリコン膜を窒素
雰囲気中、600℃、48時間熱アニールして結晶化さ
せた。熱アニール後、結晶化されたシリコン膜をエッチ
ングして、島状シリコン領域を形成する。
FIG. 2 shows a cross-sectional view of the manufacturing process of this embodiment. An intrinsic (I-type) amorphous silicon film having a thickness of 300 to 2000 Å, for example, 1000 Å is deposited on the substrate (quartz) 201 by the plasma CVD method. The concentration of nickel, platinum, cobalt, iron, and palladium in this amorphous silicon film is set to 1 × 10 17 atoms / cm 3 . Next, the amorphous silicon film was crystallized by thermal annealing at 600 ° C. for 48 hours in a nitrogen atmosphere. After thermal annealing, the crystallized silicon film is etched to form island-shaped silicon regions.

【0028】そして、スパッタリング法によって厚さ1
000Åの酸化珪素膜205をゲイト絶縁膜として堆積
する。スパッタリングには、ターゲットとして酸化珪素
を用い、スパッタリング時の基板温度は200〜400
℃、例えば350℃、スパッタリング雰囲気は酸素とア
ルゴンの混合雰囲気で、アルゴン/酸素比を0〜0.
5、例えば0.1以下とした。引き続いて、減圧CVD
法によって、厚さ3000〜8000Å、例えば600
0Åのシリコン膜(0.1〜2%の燐を含む)を堆積し
た。そして、シリコン膜をエッチングして、ゲイト電極
206を形成する。なお、酸化珪素膜205とシリコン
膜の成膜工程は連続的におこなうことが望ましい。
Then, a thickness of 1 is obtained by the sputtering method.
A 000Å silicon oxide film 205 is deposited as a gate insulating film. For sputtering, silicon oxide was used as a target, and the substrate temperature during sputtering was 200 to 400.
C., for example 350.degree. C., the sputtering atmosphere is a mixed atmosphere of oxygen and argon, and the argon / oxygen ratio is 0 to 0.
5, for example, 0.1 or less. Subsequently, low pressure CVD
Depending on the method, the thickness is 3000-8000Å, for example 600
A 0Å silicon film (containing 0.1 to 2% phosphorus) was deposited. Then, the silicon film is etched to form the gate electrode 206. Note that it is desirable that the steps of forming the silicon oxide film 205 and the silicon film be performed continuously.

【0029】次に、イオンドーピング法によって、ゲイ
ト電極206をマスクにして、島状シリコン領域に低濃
度のN型不純物(燐)を注入する。イオンドーピング法
とは、不純物元素を含む減圧雰囲気においてプラズマを
発生させて、イオンを生じせしめ、これを高い電圧で加
速し、被照射物に照射する不純物のドーピング法であ
る。
Then, a low concentration N-type impurity (phosphorus) is implanted into the island-shaped silicon region by ion doping using the gate electrode 206 as a mask. The ion doping method is a doping method of impurities in which plasma is generated in a reduced-pressure atmosphere containing an impurity element to generate ions, which are accelerated with a high voltage to irradiate an object to be irradiated.

【0030】本実施例では、ドーピングガスにはフォス
フィン(PH3 )を水素によって希釈したもの(例え
ば、1%PH3 −99%H2 )を用いる。加速電圧を6
0〜90kV、例えば80kVとし、ドーズ量は1×1
12〜8×1013原子/cm2、例えば、5×1012
子/cm2 とする。この結果、N型の低濃度不純物領域
203、204が形成された。また、ゲイト電極206
の直下の部分には不純物は導入されず、チャネル形成領
域202が残った。その後、厚さ4000〜12000
Åの酸化珪素膜207をプラズマCVD法で形成する。
本実施例では酸化珪素膜207の厚さはゲイト電極と同
じ6000Åとした。(図2(A))
In this embodiment, phosphine (PH 3 ) diluted with hydrogen (for example, 1% PH 3 -99% H 2 ) is used as the doping gas. Accelerating voltage 6
0 to 90 kV, for example, 80 kV, and the dose amount is 1 × 1
It is set to 0 12 to 8 × 10 13 atoms / cm 2 , for example, 5 × 10 12 atoms / cm 2 . As a result, N-type low-concentration impurity regions 203 and 204 were formed. Also, the gate electrode 206
Impurities were not introduced into the portion immediately below the channel formation region 202, and the channel formation region 202 remained. After that, thickness 4000-12000
A silicon oxide film 207 of Å is formed by a plasma CVD method.
In this embodiment, the thickness of the silicon oxide film 207 is 6000 Å, which is the same as that of the gate electrode. (Fig. 2 (A))

【0031】次に、異方性ドライエッチング法によっ
て、酸化珪素膜207および205をエッチングして、
ゲイト電極206の側面に側壁(サイドウォール)20
8を形成する。側壁208の幅はゲイト電極206の高
さと酸化珪素膜207の厚さによって決定される。本実
施例では、ほぼ6000Åであった。そして、イオン注
入法によってニッケルイオンを1×1012〜1×1014
原子/cm2 のドーズ量で導入した。加速電圧は10〜
20kVが適当であった。この際には、同じ低濃度不純
物領域203、204でも、側壁208の下の領域21
1、212にはニッケルが注入されず、露出された部分
209、210(これらは、後にソース/ドレイン領域
が形成される部分である)に主として注入される。(図
2(B))
Next, the silicon oxide films 207 and 205 are etched by an anisotropic dry etching method,
Side wall 20 on the side surface of the gate electrode 206
8 is formed. The width of the side wall 208 is determined by the height of the gate electrode 206 and the thickness of the silicon oxide film 207. In this example, it was approximately 6000Å. Then, nickel ions of 1 × 10 12 to 1 × 10 14 are added by an ion implantation method.
It was introduced at a dose amount of atoms / cm 2 . Accelerating voltage is 10
20 kV was suitable. At this time, even in the same low concentration impurity regions 203 and 204, the region 21 below the side wall 208 is formed.
Nickel is not implanted in 1, 212, but is mainly implanted in the exposed portions 209, 210 (these are the portions where the source / drain regions will be formed later). (FIG. 2 (B))

【0032】その後、イオンドーピング法によって、ゲ
イト電極206と側壁208をマスクにして、高濃度の
N型不純物(燐)を注入する。本実施例ではドーピング
ガスに水素希釈フォスフィン(例えば、5%PH3 −9
5%H2 )を用いて、加速電圧を10〜30kV、例え
ば20kVとし、ドーズ量を1×1014〜8×1015
子/cm2 、例えば、2×1014原子/cm2 とする。
この結果、ゲイト電極206と側壁208に覆われてい
ない領域には、N型の不純物が高濃度に注入されて、ソ
ース領域213、ドレイン領域214がそれぞれ形成さ
れる。また、ゲイト電極206、側壁208の直下の領
域には、不純物イオンが注入されないため、チャネル形
成領域202、低濃度不純物領域215、216として
残る。なお、ソース/ドレイン領域213、214の形
成された領域は、その前の工程でニッケルが注入された
領域209、210とほぼ同じであった。また、低濃度
不純物領域215、216が形成された領域は、その前
の工程でニッケルが注入されなかった領域211、21
2とほぼ同じである。そして、400〜580℃で熱ア
ニールすることにより、ソース/ドレイン領域213、
214、低濃度不純物領域215、216中の不純物を
活性化する。本実施例では、熱アニール条件は550
℃、2時間とした。(図2(C))
After that, a high concentration N-type impurity (phosphorus) is implanted by ion doping using the gate electrode 206 and the sidewall 208 as a mask. In this embodiment, the doping gas is hydrogen diluted phosphine (for example, 5% PH 3 -9).
5% H 2 ) is used, the acceleration voltage is set to 10 to 30 kV, for example, 20 kV, and the dose amount is set to 1 × 10 14 to 8 × 10 15 atoms / cm 2 , for example, 2 × 10 14 atoms / cm 2 .
As a result, N-type impurities are implanted at a high concentration in regions not covered by the gate electrode 206 and the sidewalls 208, so that the source region 213 and the drain region 214 are formed. Further, since the impurity ions are not implanted into the region immediately below the gate electrode 206 and the side wall 208, they remain as the channel formation region 202 and the low concentration impurity regions 215 and 216. The regions where the source / drain regions 213 and 214 were formed were almost the same as the regions 209 and 210 into which nickel was implanted in the previous step. The regions where the low-concentration impurity regions 215 and 216 are formed are the regions 211 and 21 where nickel was not implanted in the previous step.
It is almost the same as 2. Then, by performing thermal annealing at 400 to 580 ° C., the source / drain regions 213,
214, the impurities in the low concentration impurity regions 215 and 216 are activated. In this embodiment, the thermal annealing condition is 550.
C. and 2 hours. (Fig. 2 (C))

【0033】その後、厚さ4000〜8000Åの窒化
珪素膜217をプラズマCVD法で堆積する。窒化珪素
膜217にソース領域213とのコンタクトホールを形
成する。そして、厚さ6000Åのアルミニウム膜をス
パッタリング法によってコンタクトホールに堆積して、
これをエッチングして、ソース電極218を形成する。
(図2(D))
Then, a silicon nitride film 217 having a thickness of 4000 to 8000 Å is deposited by the plasma CVD method. A contact hole with the source region 213 is formed in the silicon nitride film 217. Then, an aluminum film having a thickness of 6000Å is deposited on the contact hole by a sputtering method,
This is etched to form the source electrode 218.
(Fig. 2 (D))

【0034】さらに、プラズマCVD法によって、厚さ
2000〜4000Åの酸化珪素膜219を堆積する。
酸化珪素膜219、窒化珪素膜217をそれぞれエッチ
ングして、ドレイン領域214とのコンタクトホールを
形成する。そして、スパッタリング法によって、厚さ5
00〜1000Åの透明導電膜(例えば、インディウム
錫酸化物被膜)をコンタクトホールに堆積して、エッチ
ングして、画素電極220を形成する。以上の工程を経
て、アクティブマトリクス回路の薄膜トランジスタが作
製される。(図2(E))
Further, a silicon oxide film 219 having a thickness of 2000 to 4000 Å is deposited by the plasma CVD method.
The silicon oxide film 219 and the silicon nitride film 217 are each etched to form a contact hole with the drain region 214. Then, a thickness of 5 is obtained by the sputtering method.
A transparent conductive film (for example, indium tin oxide film) having a thickness of 00 to 1000 Å is deposited in the contact hole and etched to form the pixel electrode 220. Through the above steps, a thin film transistor of an active matrix circuit is manufactured. (Fig. 2 (E))

【0035】得られた薄膜トランジスタのソース/ドレ
イン領域213、214およびチャネル形成領域202
のニッケルの濃度を2次イオン質量分析(SIMS)法
によって測定した。ソース/ドレイン領域213、21
4では1×1018〜5×1018原子/cm3 程度、チャ
ネル形成領域202では測定限界(1×1016原子/c
3 )以下であった。特に、ソース/ドレイン領域21
3、214においては、膜の中央部で、ニッケルは濃度
が低い状態が観察され、その最低値が1×1018原子/
cm3 であった。
The source / drain regions 213 and 214 and the channel forming region 202 of the obtained thin film transistor.
The nickel concentration of was measured by the secondary ion mass spectrometry (SIMS) method. Source / drain regions 213, 21
4 is about 1 × 10 18 to 5 × 10 18 atoms / cm 3 , and the channel formation region 202 has a measurement limit (1 × 10 16 atoms / c 3).
m 3 ) or less. In particular, the source / drain region 21
In Nos. 3 and 214, a low nickel concentration was observed at the center of the film, and the minimum value was 1 × 10 18 atoms /
It was cm 3 .

【0036】〔実施例2〕本実施例も液晶表示装置のア
クティブマトリクス回路のスイッチングトランジスタに
用いられるコプラナー型のNチャネル型TFTの作製に
関するもので、ソース/ドレイン領域の呼びかたについ
ても実施例1と同じである。図3に本実施例の作製工程
の断面図を示す。
[Embodiment 2] This embodiment also relates to the manufacture of a coplanar type N-channel TFT used as a switching transistor of an active matrix circuit of a liquid crystal display device, and the source / drain regions are also called in the embodiment. Same as 1. FIG. 3 shows a cross-sectional view of the manufacturing process of this embodiment.

【0037】まず、基板(コーニング7059)301
上にスパッタリング法によって厚さ2000Åの酸化珪
素の下地膜302を形成する。さらに、プラズマCVD
法によって、厚さ300〜1000Å、例えば500Å
の真性(I型)のアモルファスシリコン膜を堆積する。
そして、このアモルファスシリコン膜を窒素雰囲気中、
400℃、1時間熱アニールして、膜に含有されている
水素を離脱させる。
First, the substrate (Corning 7059) 301
An underlying film 302 of silicon oxide having a thickness of 2000 Å is formed thereon by a sputtering method. Furthermore, plasma CVD
Depending on the method, the thickness is 300-1000Å, for example 500Å
Intrinsic (I-type) amorphous silicon film is deposited.
Then, in a nitrogen atmosphere, this amorphous silicon film is
Thermal annealing is performed at 400 ° C. for 1 hour to remove hydrogen contained in the film.

【0038】そして、レーザー光を照射して結晶化させ
た。レーザーとしては、KrFエキシマレーザー(波長
248nm)、ArFエキシマレーザー(波長193n
m)、XeClエキシマレーザー(波長308nm)、
XeFエキシマレーザー(波長353nm)のようなエ
キシマレーザー、あるいは、Nd:YAGレーザー(波
長1064nm)やその第2高調波(波長532nm)
もしくは第3高調波(波長355nm)のようなパルス
発振レーザーや、Arイオンレーザーのような連続発振
レーザーが好ましい。本実施例では、KrFエキシマレ
ーザーを用いる。エネルギー密度は320〜450mJ
/cm2 が適当であるが、最適なエネルギー密度は形成
されたシリコン膜によって変化するので、事前に条件を
だしをおこなって、最適なエネルギー密度を決定してお
く。
Then, laser light was irradiated to crystallize. As a laser, a KrF excimer laser (wavelength 248 nm), an ArF excimer laser (wavelength 193n) is used.
m), XeCl excimer laser (wavelength 308 nm),
Excimer laser such as XeF excimer laser (wavelength 353 nm), or Nd: YAG laser (wavelength 1064 nm) or its second harmonic (wavelength 532 nm)
Alternatively, a pulsed laser such as a third harmonic (wavelength of 355 nm) or a continuous wave laser such as an Ar ion laser is preferable. In this embodiment, a KrF excimer laser is used. Energy density is 320-450mJ
/ Cm 2 is suitable, but since the optimum energy density changes depending on the formed silicon film, the optimum energy density is determined by setting conditions in advance.

【0039】その後、結晶化させたシリコン膜をエッチ
ングして、島状シリコン領域303を形成する。さら
に、モノシラン(SiH4 )と一酸化二窒素(N2 O)
を原料にして、rfプラズマCVD法により、厚さ10
00Åの酸化珪素膜304をゲイト絶縁膜として堆積す
る。本実施例では、モノシランを10SCCMで、一酸
化二窒素を100SCCMで反応室に導入し、基板温度
430℃、反応圧力0.3Torr、投入電力(13.
56MHz)250Wとした。これらの条件は使用する
反応装置によって変動する。上記の条件で作製した酸化
珪素膜304の成膜速度は約1000Å/分であり、フ
ッ酸1、酢酸50、フッ化アンモニウム50の混合溶液
(20℃)におけるエッチング速度は約1000Å/分
であった。
After that, the crystallized silicon film is etched to form island-shaped silicon regions 303. In addition, monosilane (SiH 4 ) and dinitrogen monoxide (N 2 O)
By using rf plasma CVD method as a raw material
A silicon oxide film 304 of 00Å is deposited as a gate insulating film. In this example, monosilane was introduced into the reaction chamber at 10 SCCM and dinitrogen monoxide at 100 SCCM, the substrate temperature was 430 ° C., the reaction pressure was 0.3 Torr, and the input power (13.
56 MHz) 250 W. These conditions will vary depending on the reactor used. The deposition rate of the silicon oxide film 304 produced under the above conditions is about 1000 Å / min, and the etching rate in a mixed solution of hydrofluoric acid 1, 50 acetic acid and 50 ammonium fluoride (20 ° C.) is about 1000 Å / min. It was

【0040】引き続いて、スパッタリング法によって、
厚さ2000〜8000Å、例えば4000Åのアルミ
ニウム膜を堆積する。そして、フォトレジストを塗布
し、公知のフォトリソグラフィー法によって、フォトレ
ジストのマスク306を形成する。なお、フォトレジス
トの密着性を良くするために、予めアルミニウム膜の表
面に極めて薄い(50〜200Å)陽極酸化膜(図示せ
ず)を形成しておく。フォトレジストのマスク306を
使用して、アルミニウム膜をエッチングして、ゲイト電
極305を形成する。なお、加熱や後の陽極酸化工程に
おける結晶の異常成長(ヒロック)の発生を抑制するた
めに、アルミニウムには0.1〜0.5重量%のスカン
ジウム(Sc)あるいはイットリウム(Y)を混入して
いる。(図3(A))
Subsequently, by the sputtering method,
An aluminum film having a thickness of 2000 to 8000Å, for example 4000Å, is deposited. Then, a photoresist is applied and a photoresist mask 306 is formed by a known photolithography method. In order to improve the adhesion of the photoresist, an extremely thin (50 to 200Å) anodic oxide film (not shown) is previously formed on the surface of the aluminum film. Using the photoresist mask 306, the aluminum film is etched to form the gate electrode 305. In order to suppress the occurrence of abnormal crystal growth (hillock) in the heating or the subsequent anodic oxidation process, 0.1 to 0.5% by weight of scandium (Sc) or yttrium (Y) is mixed in aluminum. ing. (Fig. 3 (A))

【0041】次に、上にエッチングのマスクに用いたフ
ォトレジストのマスク306を残したまま、ゲイト電極
305に電解液中で電流を通じて陽極酸化して、厚さ1
〜5μm、例えば、厚さ2μmの陽極酸化物307を形
成する。電解液には、3〜20%のクエン酸もしくはシ
ョウ酸、燐酸、クロム酸、硫酸等の酸性水溶液を用い
て、10〜30Vの定電流を印加する。本実施例ではp
H=0.9〜1.0のシュウ酸溶液(30℃)中で10
Vの電流をゲイト電極305に印加して、陽極酸化し
た。陽極酸化物307の厚さは陽極酸化時間により制御
する。このようにして得られた陽極酸化物307は多孔
質のものであった。この陽極酸化工程においては、ゲイ
ト電極305とフォトレジストのマスク306の間に存
在する薄い陽極酸化膜によって、フォトレジストのマス
ク306から電流がリークすることを抑制することがで
き、ゲイト電極307の側面のみに陽極酸化物307を
形成させることができる。(図3(B))
Next, while leaving the photoresist mask 306 used as an etching mask on the gate electrode 305, an electric current is applied to the gate electrode 305 in an electrolytic solution to perform anodic oxidation to obtain a thickness of 1
˜5 μm, for example 2 μm thick anodic oxide 307 is formed. A constant current of 10 to 30 V is applied to the electrolytic solution using an acidic aqueous solution of 3 to 20% citric acid or oxalic acid, phosphoric acid, chromic acid, sulfuric acid, or the like. In this embodiment, p
10 in an oxalic acid solution (30 ° C.) with H = 0.9 to 1.0
A current of V was applied to the gate electrode 305 for anodization. The thickness of the anodic oxide 307 is controlled by the anodic oxidation time. The anodic oxide 307 thus obtained was porous. In this anodic oxidation process, the thin anodic oxide film existing between the gate electrode 305 and the photoresist mask 306 can prevent the current from leaking from the photoresist mask 306, and the side surface of the gate electrode 307 can be suppressed. Only the anodic oxide 307 can be formed. (FIG. 3 (B))

【0042】次に、フォトレジストのマスク306を剥
離して、再び電解溶液中において、ゲイト電極305に
電流を印加する。これにより、ゲイト電極305の上面
および側面に陽極酸化物308が形成される。陽極酸化
物308は緻密で硬く、その後の加熱工程においてゲイ
ト電極305を保護する上で効果的である。電解液に
は、3〜10%の酒石液、硼酸、硝酸の少なくとも1つ
が含まれたpH=6.9〜7.1のエチレングルコール
アンモニア溶液を用いる。溶液の温度は10℃前後の室
温より低い方が良好な酸化膜が得られる。陽極酸化物3
08の厚さは印加電圧にほぼ比例し、印加電圧が150
Vで2000Åの陽極酸化物308が形成される。
Next, the photoresist mask 306 is peeled off, and a current is applied to the gate electrode 305 again in the electrolytic solution. As a result, the anodic oxide 308 is formed on the upper surface and the side surface of the gate electrode 305. The anodic oxide 308 is dense and hard, and is effective in protecting the gate electrode 305 in the subsequent heating process. As the electrolytic solution, an ethylene glycol ammonia solution having a pH of 6.9 to 7.1 and containing at least one of 3 to 10% tartar solution, boric acid and nitric acid is used. When the temperature of the solution is lower than room temperature around 10 ° C, a good oxide film can be obtained. Anodic oxide 3
The thickness of 08 is almost proportional to the applied voltage, and the applied voltage is 150
2000 V of anodic oxide 308 is formed.

【0043】その後、ドライエッチング法によって酸化
珪素膜304をエッチングする。多孔質の陽極酸化物3
07はエッチングされないので、その下の酸化珪素膜3
04はエッチングされずに、ゲイト絶縁膜309として
残る。(図3(C))
After that, the silicon oxide film 304 is etched by the dry etching method. Porous anodic oxide 3
Since 07 is not etched, the silicon oxide film 3 below it is not etched.
04 is not etched and remains as a gate insulating film 309. (Fig. 3 (C))

【0044】その後、燐酸、酢酸、硝酸の混酸を用い
て、陽極酸化物307をエッチングする。このエッチン
グでは陽極酸化物307のみがエッチングされ、エッチ
ングレートは約600Å/分であった。酸化珪素のゲイ
ト絶縁膜309はそのまま残存する。
After that, the anodic oxide 307 is etched using a mixed acid of phosphoric acid, acetic acid and nitric acid. In this etching, only the anodic oxide 307 was etched, and the etching rate was about 600Å / min. The silicon oxide gate insulating film 309 remains as it is.

【0045】次に、プラズマドーピング法によって、島
状シリコン領域303にゲイト電極305やゲイト絶縁
膜309をマスクにして、不純物(燐)を注入する。ド
ーピングガスにフォスフィン(PH3 )を用いて、2段
階のドーピングをおこなう。第1回目のドーピングは、
加速電圧を80kVとし、ドーズ量を5×1012原子/
cm2 とする。このドーピングでは加速度が大きいた
め、燐イオンはゲイト絶縁膜309を透過して、その下
の島状シリコン領域303にも注入されるが、この際の
ドーズ量は小さいので、低濃度不純物領域311、31
2が形成される。
Next, an impurity (phosphorus) is implanted into the island-shaped silicon region 303 by plasma doping using the gate electrode 305 and the gate insulating film 309 as a mask. Using phosphine (PH 3 ) as a doping gas, two-step doping is performed. The first doping is
The acceleration voltage is 80 kV and the dose is 5 × 10 12 atoms /
cm 2 Since the acceleration is large in this doping, phosphorus ions pass through the gate insulating film 309 and are also implanted into the island-shaped silicon region 303 thereunder. However, since the dose amount at this time is small, the low-concentration impurity region 311, 31
2 is formed.

【0046】第2回目のドーピングは、第1回目よりも
加速度電圧を小さくして、ドーズ量を大きくする。ここ
では、加速電圧を30kVとし、ドーズ量を5×1014
原子/cm2 とする。このドーピングでは、加速度が小
さいために、燐イオンはゲイト絶縁膜309を透過でき
ず、主として島状シリコン領域303の露出した部分に
注入されて、ソース領域310、ドレイン領域313が
形成される。ソース/ドレイン領域310、313に
は、2回のドーピングとも不純物が注入され、2回目の
ドーズ量は1回目のドーピングよりも大きいので、高濃
度不純物領域となる。他方、ゲイト絶縁膜309の直下
には、2回目のドーピングでは不純物が注入されないの
で、低濃度不純物領域311、312として残り、特
に、ゲイト電極305の直下は2回のドーピングとも不
純物が注入されず、チャネル形成領域となる。
In the second doping, the acceleration voltage is made smaller and the dose amount is made larger than that in the first doping. Here, the acceleration voltage is 30 kV and the dose amount is 5 × 10 14.
Atom / cm 2 . In this doping, since the acceleration is small, phosphorus ions cannot pass through the gate insulating film 309, and are mainly injected into the exposed portion of the island-shaped silicon region 303 to form the source region 310 and the drain region 313. Impurities are injected into the source / drain regions 310 and 313 both in the second doping and the dose amount in the second doping is larger than that in the first doping, so that the regions become high-concentration impurity regions. On the other hand, immediately below the gate insulating film 309, impurities are not injected by the second doping, so that they remain as low-concentration impurity regions 311 and 312. In particular, immediately below the gate electrode 305, no impurity is injected by the second doping. , The channel formation region.

【0047】その後、スピンコーティング法によって、
酢酸ニッケルの極めて薄い被膜314を形成する。ここ
では、酢酸ニッケルの10ppm水溶液を用い、これを
スピンコーティングし、スピン乾燥することにより、極
めて薄い酢酸ニッケルの被膜314を基板全面に形成す
る。なお、スピンコーティングに先立って、過酸化水素
水(もしくはそれとアンモニアの混合液)等で処理する
ことにより、ソース/ドレイン領域310、313の表
面に薄い酸化珪素膜を形成して、酢酸ニッケル溶液が弾
かれるのを防止しておく。(図3(D))
Then, by the spin coating method,
Form a very thin coating 314 of nickel acetate. Here, a 10 ppm aqueous solution of nickel acetate is used, and this is spin-coated and spin-dried to form an extremely thin nickel acetate film 314 on the entire surface of the substrate. Prior to spin coating, a thin silicon oxide film is formed on the surfaces of the source / drain regions 310 and 313 by treatment with hydrogen peroxide solution (or a mixed solution of ammonia and ammonia) or the like. Prevent it from being flipped. (Fig. 3 (D))

【0048】その後、窒素雰囲気中、450℃で4時間
熱アニールして、ソース/ドレイン領域310、31
3、および低濃度不純物領域311、312の不純物を
活性化させる。このとき、ソース/ドレイン領域31
0、313には酢酸ニッケルの被膜314が実質的に密
着している(厳密には、間に薄い酸化珪素膜が存在する
が、熱アニールの際にニッケルが拡散する上では何ら障
害とならない)が、酢酸ニッケルは400℃以上の温度
で容易に分解して、金属ニッケルとなり、ソース領域3
10、ドレイン領域313に拡散する。このニッケルの
触媒作用のため、ソース/ドレイン領域310、313
は再結晶化が容易に進行する。また、この熱アニールに
よって、低濃度不純物領域311、312も同時に活性
化される。
After that, thermal annealing is performed at 450 ° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere to form the source / drain regions 310 and 31.
3 and the impurities in the low concentration impurity regions 311 and 312 are activated. At this time, the source / drain regions 31
0 and 313 have a nickel acetate coating 314 substantially adhered thereto (strictly, a thin silicon oxide film exists between them, but this does not hinder nickel diffusion during thermal annealing). However, nickel acetate easily decomposes at a temperature of 400 ° C. or higher to form metallic nickel, and the source region 3
10 and diffuse into the drain region 313. Due to this nickel catalysis, the source / drain regions 310, 313
Recrystallizes easily. Further, the low-concentration impurity regions 311 and 312 are simultaneously activated by this thermal annealing.

【0049】続いて、層間絶縁物として厚さ4000Å
の酸化珪素膜315をTEOSを原料にしてプラズマC
VD法によって堆積する。酸化珪素膜315にソース/
ドレイン領域310、313とのコンタクトホールをそ
れぞれ形成して、チタンとアルミニウムの多層膜によっ
てソース電極・配線316を形成する。ドレイン領域3
13のコンタクトホールにはこの段階では電極は形成し
ないでおく。続いて、プラズマCVD法により、厚さ2
000Åの窒化珪素膜315を堆積し、先に形成したド
レイン領域313とのコンタクトホールの内側に再び、
コンタクトホールを形成し、透明導電膜の画素電極31
8を形成して、ドレイン領域313と接続する。以上の
工程を経て、アクティブマトリクス回路の薄膜トランジ
スタが作製される。(図3(E))
Subsequently, as an interlayer insulator, a thickness of 4000Å
Of the silicon oxide film 315 of the plasma C using TEOS as a raw material.
It is deposited by the VD method. Source / on the silicon oxide film 315
Contact holes with the drain regions 310 and 313 are formed respectively, and a source electrode / wiring 316 is formed with a multilayer film of titanium and aluminum. Drain region 3
No electrode is formed in the contact hole 13 at this stage. Then, a thickness of 2 is obtained by the plasma CVD method.
A 000Å silicon nitride film 315 is deposited, and again inside the contact hole with the drain region 313 formed earlier,
A contact hole is formed and a pixel electrode 31 of a transparent conductive film is formed.
8 is formed and connected to the drain region 313. Through the above steps, a thin film transistor of an active matrix circuit is manufactured. (Fig. 3 (E))

【0050】〔実施例3〕図4に本実施例で示すNチャ
ネル型TFTの作製工程を示す。まず、基板(コーニン
グ7059)401上にスパッタリング法によって厚さ
2000Åの酸化珪素の下地膜402を形成する。次に
プラズマCVD法によって、500Å厚の真性(I型)
のアモルファスシリコン膜を堆積する。このアモルファ
スシリコン膜を窒素雰囲気中、400℃、1時間熱アニ
ールして、膜に含有されている水素を離脱させる。次
に、アモルファスシリコン膜にレーザー光を照射して結
晶化させた。レーザーとしては、KrFエキシマレーザ
ー(波長248nm)を用いる。照射エネルギー密度
は、350mJ/cm2 とする。その後、結晶化させた
シリコン膜をエッチングして、島状シリコン領域403
を形成する。
[Embodiment 3] FIG. 4 shows a manufacturing process of the N-channel TFT shown in this embodiment. First, a base film 402 of silicon oxide having a thickness of 2000 Å is formed on a substrate (Corning 7059) 401 by a sputtering method. Next, by plasma CVD method, 500 Å thick intrinsic (I type)
Deposit an amorphous silicon film. This amorphous silicon film is thermally annealed at 400 ° C. for 1 hour in a nitrogen atmosphere to remove hydrogen contained in the film. Next, the amorphous silicon film was irradiated with laser light to be crystallized. A KrF excimer laser (wavelength 248 nm) is used as the laser. The irradiation energy density is 350 mJ / cm 2 . Then, the crystallized silicon film is etched to form island-shaped silicon regions 403.
To form.

【0051】さらにプラズマCVD法によって、ゲイト
絶縁膜となる厚さ1000Åの酸化珪素膜404を堆積
する。引き続いて、スパッタリング法によって、400
0Å厚のアルミニウム膜を堆積する。アルミニウム膜の
表面に、フォトレジストの密着性を良くするために、図
示しない陽極酸化膜を極めて薄く、50〜200Åの厚
さに形成する。そして、フォトレジストのマスク406
を形成し、アルミニウム膜をエッチングしてゲイト電極
405を形成する。なお、加熱や後の陽極酸化工程にお
ける結晶の異常成長(ヒロック)の発生を抑制するため
に、アルミニウムには.1〜0.5重量%のスカンジウ
ム(Sc)、あるいはイットリウム(Y)が混入されて
いる。(図4(A))
Further, a silicon oxide film 404 having a thickness of 1000 Å to be a gate insulating film is deposited by the plasma CVD method. Subsequently, by the sputtering method, 400
Deposit a 0Å thick aluminum film. On the surface of the aluminum film, in order to improve the adhesion of the photoresist, an anodic oxide film (not shown) is formed to an extremely thin thickness of 50 to 200Å. Then, the photoresist mask 406
Then, the aluminum film is etched to form a gate electrode 405. In order to suppress the occurrence of abnormal crystal growth (hillock) in the heating or the subsequent anodic oxidation step, aluminum is added. 1 to 0.5 wt% of scandium (Sc) or yttrium (Y) is mixed. (Fig. 4 (A))

【0052】ゲイト電極405上にはエッチングのマス
クに用いたフォトレジストのマスク406を残した状態
で、ゲイト電極405に電解液中で電流を流し、陽極酸
化して、厚さ1〜5μm、例えば、厚さ2μmの陽極酸
化物407を形成する。電解液には、3〜20%のクエ
ン酸もしくはショウ酸、燐酸、クロム酸、硫酸等の酸性
水溶液を用いて、10〜30Vの定電流を印加する。本
実施例ではpH=0.9〜1.0のシュウ酸溶液(30
℃)中で電圧を10Vとする。また、陽極酸化物407
の厚さは陽極酸化時間によって制御する。このようにし
て得られた陽極酸化物407は多孔質のものであった。
この陽極酸化工程においては、ゲイト電極405とフォ
トレジストのマスク406の間に存在する薄い陽極酸化
膜によって、フォトレジストのマスク406からの電流
のリークを抑制することができ、ゲイト電極405の側
面で選択的に陽極酸化を進行させることができる。(図
4(B))
With the photoresist mask 406 used as the etching mask left on the gate electrode 405, an electric current is applied to the gate electrode 405 in an electrolytic solution and anodization is performed to obtain a thickness of 1 to 5 μm, for example. A anodic oxide 407 having a thickness of 2 μm is formed. A constant current of 10 to 30 V is applied to the electrolytic solution using an acidic aqueous solution of 3 to 20% citric acid or oxalic acid, phosphoric acid, chromic acid, sulfuric acid, or the like. In this example, an oxalic acid solution (30
The temperature is set to 10 V in (° C.). Also, anodic oxide 407
Is controlled by the anodic oxidation time. The anodic oxide 407 thus obtained was porous.
In this anodic oxidation process, the thin anodic oxide film existing between the gate electrode 405 and the photoresist mask 406 can suppress the leakage of current from the photoresist mask 406, and the side surface of the gate electrode 405 can be suppressed. Anodization can be selectively advanced. (Fig. 4 (B))

【0053】次に、フォトレジストのマスク406を剥
離して、再び電解溶液中において、ゲイト電極405に
電流を印加した。このため、ゲイト電極の上面および側
面に陽極酸化物408が形成された。電解液には、3〜
10%の酒石液、硼酸、硝酸の少なくとも1つが含まれ
たpH=6.9〜7.1のエチレングルコールアンモニ
ア溶液を用いる。溶液の温度は10℃前後の室温より低
い方が良好な酸化膜が得られた。陽極酸化物408の厚
さは印加電圧にほぼ比例し、印加電圧が150Vで20
00Åの陽極酸化物408が形成される。この陽極酸化
物408は緻密で硬く、その後の加熱工程においてゲイ
ト電極405を保護する上で効果的である。
Next, the photoresist mask 406 was peeled off, and a current was applied to the gate electrode 405 again in the electrolytic solution. Therefore, the anodic oxide 408 was formed on the upper surface and the side surface of the gate electrode. 3 to the electrolyte
An ethylene glycol ammonia solution having a pH of 6.9 to 7.1 and containing at least one of 10% tartar solution, boric acid and nitric acid is used. A better oxide film was obtained when the temperature of the solution was lower than room temperature around 10 ° C. The thickness of the anodic oxide 408 is almost proportional to the applied voltage, and when the applied voltage is 150 V, the thickness is 20
A 00Å anodic oxide 408 is formed. This anodic oxide 408 is dense and hard, and is effective in protecting the gate electrode 405 in the subsequent heating process.

【0054】そしてドライエッチング法によって酸化珪
素膜404をエッチングする。この結果、島状シリコン
領域403の一部が露呈した。またこのエッチングにお
いては多孔質陽極酸化物407はエッチングされないの
で、その下の酸化珪素膜409はエッチングされずに、
ゲイト絶縁膜409として残る。その後、図示しない極
薄い酸化膜の形成後、スピンコーティング法によって、
酢酸ニッケルの極めて薄い被膜410を形成する。この
際、ニッケルは露呈した島状シリコン領域403の表面
に接した状態となり、ゲイト絶縁膜409の下側の島状
シリコン領域403はニッケルに触れない状態となる。
(図4(C))
Then, the silicon oxide film 404 is etched by the dry etching method. As a result, part of the island-shaped silicon region 403 was exposed. Further, since the porous anodic oxide 407 is not etched in this etching, the silicon oxide film 409 below is not etched,
It remains as the gate insulating film 409. After that, after forming an extremely thin oxide film (not shown), by spin coating,
Form a very thin coating 410 of nickel acetate. At this time, nickel comes into contact with the exposed surface of the island-shaped silicon region 403, and the island-shaped silicon region 403 below the gate insulating film 409 does not come into contact with nickel.
(Fig. 4 (C))

【0055】この状態で350℃の加熱処理を加えて、
露呈された島状シリコン領域403の表面にニッケルシ
リサイド層を形成する。次に多孔質陽極酸化物407を
エッチングによって除去する。こうして、図4(D)に
示す状態を得る。
In this state, heat treatment at 350 ° C. is applied,
A nickel silicide layer is formed on the surface of the exposed island-shaped silicon region 403. Next, the porous anodic oxide 407 is removed by etching. Thus, the state shown in FIG. 4D is obtained.

【0056】次に、プラズマドーピング法によって、島
状シリコン領域403にゲイト電極405、ゲイト絶縁
膜409をマスクにして不純物(燐)を注入する。ドー
ピングガスにはフォスフィン(PH3 )を用いて、2段
階のドーピングを行う。第1回目のドーピングは、加速
電圧を80kVとし、ドーズ量を5×1012原子/cm
2 とする。このドーピングでは加速度が大きいため、燐
イオンはゲイト絶縁膜409を透過して、その下の島状
シリコン領域403にも注入されるが、この際のドーズ
量は小さいので、低濃度不純物領域412、413がそ
れぞれ形成される。
Next, an impurity (phosphorus) is implanted into the island-shaped silicon region 403 by plasma doping using the gate electrode 405 and the gate insulating film 409 as masks. Phosphine (PH 3 ) is used as a doping gas to perform two-step doping. The first doping was performed at an acceleration voltage of 80 kV and a dose of 5 × 10 12 atoms / cm 3.
Assume 2 . Since the acceleration is large in this doping, phosphorus ions pass through the gate insulating film 409 and are also implanted into the island-shaped silicon region 403 thereunder, but since the dose amount at this time is small, the low-concentration impurity region 412, 413 is formed respectively.

【0057】引き続いて、第2回目のドーピングを行
う。第2回目のドーピングでは、第1回目よりも加速度
電圧を小さくして、ドーズ量を大きくする。ここでは、
加速電圧を30kVとし、ドーズ量を5×1014原子/
cm2 とする。このドーピングでは、加速度が小さいた
め、燐イオンはゲイト絶縁膜409を透過できず、主と
して島状シリコン領域403の露出された部分に注入さ
れ、ソース領域411、ドレイン領域414が形成され
る。ソース/ドレイン領域411、414には、2回の
ドーピングとも不純物が注入され、2回目のドーズ量は
第1段階のドーピングよりも大きいので、高濃度不純物
領域となる。他方、ゲイト絶縁膜409の直下には、2
回目のドーピングでは不純物が注入されないので、低濃
度不純物領域412、413として残り、特に、ゲイト
電極405の直下は2回のドーピングとも不純物が注入
されないので、チャネル形成領域となる。
Subsequently, the second doping is performed. In the second doping, the acceleration voltage is made smaller and the dose amount is made larger than in the first doping. here,
The acceleration voltage is 30 kV and the dose is 5 × 10 14 atoms /
cm 2 In this doping, since the acceleration is small, phosphorus ions cannot pass through the gate insulating film 409 and are mainly injected into the exposed portion of the island-shaped silicon region 403 to form the source region 411 and the drain region 414. Impurities are implanted into the source / drain regions 411 and 414 in both dopings, and the dose amount in the second doping is larger than that in the first doping, so that the regions become high-concentration impurity regions. On the other hand, immediately below the gate insulating film 409, 2
Since impurities are not implanted in the second doping, they remain as the low-concentration impurity regions 412 and 413. Particularly, immediately below the gate electrode 405, no impurities are implanted in the second doping, so that they become channel formation regions.

【0058】その後、窒素雰囲気中、450℃で4時間
熱アニールすることによって、ソース/ドレイン領域4
11、414、低濃度不純物領域412、413中の不
純物を活性化させる。ソース/ドレイン領域411、4
14には酢酸ニッケル膜の被膜415が実質的に密着し
ている(厳密には、間に薄い酸化珪素膜が存在するが、
熱アニールの際にニッケルが拡散する上では何ら障害と
ならない)が、酢酸ニッケルは400℃以上の温度で容
易に分解して金属ニッケルとなり、ソース領域411、
ドレイン領域414に拡散する。このニッケルの触媒作
用により、ソース/ドレイン領域411、414が容易
に再結晶化される。また熱アニールによって、低濃度不
純物領域412、413も同時に活性化される。
Then, the source / drain regions 4 are formed by thermal annealing at 450 ° C. for 4 hours in a nitrogen atmosphere.
The impurities in the low concentration impurity regions 412 and 413 are activated. Source / drain regions 411, 4
A coating film 415 of a nickel acetate film is substantially adhered to 14 (strictly speaking, although a thin silicon oxide film exists between them,
(This does not hinder the diffusion of nickel during thermal annealing.) However, nickel acetate is easily decomposed at a temperature of 400 ° C. or higher to metallic nickel, and the source region 411,
Diffuse into the drain region 414. Due to the catalytic action of nickel, the source / drain regions 411 and 414 are easily recrystallized. Moreover, the low-concentration impurity regions 412 and 413 are simultaneously activated by the thermal annealing.

【0059】続いて、層間絶縁物として厚さ4000Å
の酸化珪素膜416をTEOSを原料とするプラズマC
VD法によって堆積し、これにソース/ドレイン領域4
11、414とのコンタクトホールそれぞれを形成す
る。そして、チタンとアルミニウムの多層膜によってソ
ース電極・配線417を形成する。この段階では、ドレ
イン領域414のコンタクトホールには電極は形成しな
いでおく。
Then, as an interlayer insulator, a thickness of 4000Å
Of the silicon oxide film 416 of the plasma C using TEOS as a raw material
The source / drain regions 4 are deposited on this by the VD method.
Contact holes 11 and 414 are formed respectively. Then, the source electrode / wiring 417 is formed by a multilayer film of titanium and aluminum. At this stage, no electrode is formed in the contact hole of the drain region 414.

【0060】続いて、プラズマCVD法によって厚さ2
000Åの窒化珪素膜418を堆積し、先に形成された
ドレイン領域414のコンタクトホールの内側に更にコ
ンタクトホールを形成し、透明導電膜の画素電極419
を形成して、ドレイン領域414と接続する。以上の工
程によって薄膜トランジスタが作製される。(図4
(E))
Subsequently, a thickness of 2 is obtained by the plasma CVD method.
A 000Å silicon nitride film 418 is deposited, a contact hole is further formed inside the contact hole of the drain region 414 previously formed, and the pixel electrode 419 of the transparent conductive film is formed.
And is connected to the drain region 414. A thin film transistor is manufactured through the above steps. (Fig. 4
(E))

【0061】[0061]

【効果】本発明は、触媒元素により、ソース/ドレイン
領域を良好に活性化することができるため、特性の優れ
た結晶性の薄膜トランジスタを得ることができる。
[Effects] According to the present invention, the source / drain regions can be favorably activated by the catalytic element, so that a crystalline thin film transistor having excellent characteristics can be obtained.

【0062】また、本発明は、ソース/ドレイン領域に
触媒元素を所定の濃度で添加するようにしたため、例え
ば450℃、4時間のような低温、かつ短時間で、ソー
ス/ドレイン領域にドーピングされた導伝型を付与する
不純物を活性化することが可能になる。このため、スル
ープットを向上させることができる。加えて、従来、6
00℃以上のプロセスを採用した場合にはガラス基板の
縮みが歩留り低下の原因として問題となっていたが、本
発明を利用することによってそのような問題点が一気に
解消できる。液晶表示装置の薄膜トランジスタの作製工
程に応用した場合には、量産性の向上と、特性の改善と
が図られる。
Further, according to the present invention, since the catalyst element is added to the source / drain regions at a predetermined concentration, the source / drain regions are doped at a low temperature such as 450 ° C. for 4 hours and in a short time. It becomes possible to activate the impurities that impart the conductivity type. Therefore, the throughput can be improved. In addition, the conventional 6
When a process at a temperature of 00 ° C. or higher is adopted, shrinkage of the glass substrate has been a problem as a cause of reduction in yield, but by using the present invention, such a problem can be solved at once. When applied to a manufacturing process of a thin film transistor of a liquid crystal display device, mass productivity and characteristics can be improved.

【0063】また、低温、短時間で処理できることは、
大面積な基板を一度に処理できることを意味するもので
ある。従って、大面積な基板上に多数の薄膜トランジス
タを形成することで、1枚の基板から多くの半導体回路
(マトリクス回路等)を切りだすことができるので、回
路や装置の単価を大幅に低下させることができる。以上
のように本発明は工業上有益な発明である。
Further, the fact that processing can be carried out at low temperature in a short time is
This means that a large area substrate can be processed at one time. Therefore, by forming a large number of thin film transistors over a large-sized substrate, a large number of semiconductor circuits (matrix circuits or the like) can be cut out from one substrate, so that the unit cost of a circuit or a device is significantly reduced. You can As described above, the present invention is an industrially useful invention.

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

【図1】本発明のTFTの概念図を示す。FIG. 1 shows a conceptual diagram of a TFT of the present invention.

【図2】実施例1の作製工程断面図を示す。2A to 2C are cross-sectional views of a manufacturing process of Example 1.

【図3】実施例2の作製工程断面図を示す。3A to 3C are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of Example 2.

【図4】実施例3の作製工程断面図を示す。4A to 4C are cross-sectional views illustrating a manufacturing process of Example 3.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101・・・基板 102・・・ゲイト絶縁膜 103・・・ゲイト電極 104・・・チャネル形成領域 105・・・ソース 106、107・・・低濃度不純物領域 108・・・ドレイン 109・・・層間絶縁物 110・・・ソース電極 111・・・ドレイン電極 112、113・・・低濃度不純物領域とチャネル形成
領域の境界 121・・・基板 122・・・ゲイト電極 123・・・ゲイト絶縁膜 124・・・チャネル形成領域 125・・・ソース 126、127・・・低濃度不純物領域 128・・・ドレイン 129・・・ソース電極 130・・・ドレイン電極 131、132・・・低濃度不純物領域とチャネル形成
領域の境界
101 ... Substrate 102 ... Gate insulating film 103 ... Gate electrode 104 ... Channel formation region 105 ... Source 106, 107 ... Low concentration impurity region 108 ... Drain 109 ... Interlayer Insulator 110 ... Source electrode 111 ... Drain electrode 112, 113 ... Boundary between low-concentration impurity region and channel forming region 121 ... Substrate 122 ... Gate electrode 123 ... Gate insulating film 124. .. Channel forming region 125 ... Source 126, 127 ... Low concentration impurity region 128 ... Drain 129 ... Source electrode 130 ... Drain electrode 131, 132 ... Low concentration impurity region and channel formation Area boundaries

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 絶縁表面上に形成された結晶性シリコン
膜に、 チャネル形成領域と、 該チャネル形成領域の外側に設けられたソース/ドレイ
ン領域と、 前記チャネル形成領域と前記ソース/ドレイン領域とに
挟まれた少なくとも2つの低濃度不純物領域と、 を有する薄膜トランジスタにおいて、 前記低濃度不純物領域のN型もしくはP型の導伝型を付
与する不純物の濃度は、前記ソース/ドレイン領域の不
純物濃度よりも低く、かつ前記ソース/ドレイン領域に
は、1×1017原子/cm3 を越える濃度でアモルファ
スシリコン膜の結晶化を促進する触媒元素を有し、 前記チャネル形成領域と前記低濃度不純物領域の境界で
の前記触媒元素の濃度は、1×1017原子/cm3 未満
であることを特徴とする薄膜トランジスタ。
1. A crystalline silicon film formed on an insulating surface, a channel forming region, a source / drain region provided outside the channel forming region, the channel forming region and the source / drain region. In a thin film transistor having at least two low-concentration impurity regions sandwiched between, the concentration of impurities imparting N-type or P-type conductivity to the low-concentration impurity regions is higher than that of the source / drain regions. And a source / drain region has a catalytic element that promotes crystallization of the amorphous silicon film at a concentration exceeding 1 × 10 17 atoms / cm 3 , The thin film transistor, wherein the concentration of the catalytic element at the boundary is less than 1 × 10 17 atoms / cm 3 .
【請求項2】 絶縁表面上に形成された結晶性シリコン
膜に、 チャネル形成領域と、 該チャネル形成領域の外側に設けられたソース/ドレイ
ン領域と、 前記チャネル形成領域と前記ソース/ドレイン領域とに
挟まれた少なくとも2つの低濃度不純物領域と、 を有する薄膜トランジスタにおいて、 前記低濃度不純物領域のN型もしくはP型の導伝型を付
与する不純物の濃度は、前記ソース/ドレイン領域の不
純物濃度よりも低く、かつ前記ソース/ドレイン領域と
実質的に同じ領域に、アモルファスシリコン膜の結晶化
を促進する触媒元素が添加されたことを特徴とする薄膜
トランジスタ。
2. A crystalline silicon film formed on an insulating surface, a channel forming region, a source / drain region provided outside the channel forming region, the channel forming region and the source / drain region. In a thin film transistor having at least two low-concentration impurity regions sandwiched between, the concentration of impurities imparting N-type or P-type conductivity to the low-concentration impurity regions is higher than that of the source / drain regions. A thin film transistor in which a catalytic element for promoting crystallization of an amorphous silicon film is added to a region substantially lower than the source / drain regions.
【請求項3】 請求項1または2において、前記触媒元
素はニッケル、鉄、コバルト、パラジウム、白金の少な
くとも1つであることを特徴とする薄膜トランジスタ。
3. The thin film transistor according to claim 1, wherein the catalytic element is at least one of nickel, iron, cobalt, palladium, and platinum.
【請求項4】 請求項1または2において、前記ソース
/ドレイン領域および前記低濃度不純物領域の前記N型
もしくはP型の不純物は加速されたイオンを照射するこ
とによって導入されたことを特徴とする薄膜トランジス
タ。
4. The method according to claim 1, wherein the N-type or P-type impurity in the source / drain region and the low-concentration impurity region is introduced by irradiating accelerated ions. Thin film transistor.
【請求項5】 請求項1において、前記ソース/ドレイ
ン領域の前記触媒元素の濃度は2次イオン質量分析法に
よって測定されたシリコン膜における最小値であること
を特徴とする薄膜トランジスタ。
5. The thin film transistor according to claim 1, wherein the concentration of the catalytic element in the source / drain region is the minimum value in the silicon film measured by secondary ion mass spectrometry.
【請求項6】 絶縁表面上にアモルファスシリコンの結
晶化を促進する触媒元素の濃度が1×1017原子/cm
3 未満の結晶性シリコン膜中に、低濃度のN型もしくは
P型の導電型を付与する不純物を加速したイオンを用い
て導入する工程と、 前記結晶性シリコン膜中に前記工程よりも高濃度の前記
N型もしくはP型の導伝型を付与する不純物を加速した
イオンを用いて導入して、ソース/ドレイン領域を形成
する工程と、 前記ソース/ドレイン領域と実質的に同じ領域に前記触
媒元素を導入する、もしくは、前記触媒元素を含有する
被膜をソース/ドレイン領域に実質的に密着せしめて形
成する工程と、 前記シリコン膜を400〜580℃の温度で熱アニール
することによって、前記ソース/ドレイン領域に導入さ
れた前記不純物の活性化をおこなう工程とを有すること
を特徴とする薄膜トランジスタの作製方法。
6. The concentration of the catalytic element for promoting crystallization of amorphous silicon on the insulating surface is 1 × 10 17 atoms / cm 3.
A step of introducing into the crystalline silicon film of less than 3 a low-concentration impurity imparting an N-type or P-type conductivity type by using accelerated ions; and a higher concentration in the crystalline silicon film than the above step. Forming a source / drain region by introducing an impurity imparting the N-type or P-type conductivity type by using accelerated ions, and forming the source / drain region in substantially the same region as the catalyst. The step of introducing an element or forming a coating film containing the catalytic element by substantially adhering to the source / drain regions, and thermally annealing the silicon film at a temperature of 400 to 580 ° C. And a step of activating the impurities introduced into the drain region.
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