JPH11103070A - Thin film transistor - Google Patents
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Landscapes
- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は絶縁基板上に形成さ
れた多結晶シリコンなどの半導体薄膜を活性層とする薄
膜トランジスタに関する。より詳しくは、低温プロセス
(例えばプロセス最高温度が600℃以下)で作成され
る薄膜トランジスタに関する。更に詳しくは、薄膜トラ
ンジスタに含まれる絶縁層の改質技術に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a thin film transistor having a semiconductor thin film such as polycrystalline silicon formed on an insulating substrate as an active layer. More specifically, the present invention relates to a thin film transistor formed by a low-temperature process (for example, a process maximum temperature is 600 ° C. or lower). More specifically, the present invention relates to a technique for modifying an insulating layer included in a thin film transistor.
【0002】[0002]
【従来の技術】アクティブマトリクス型液晶ディスプレ
イのスイッチング素子として薄膜トランジスタが広く用
いられている。特に、薄膜トランジスタの活性層となる
半導体薄膜には従来から多結晶シリコンが採用されてい
る。多結晶シリコン薄膜トランジスタは、スイッチング
素子に用いられるばかりでなく、回路素子としても利用
でき、同一基板上にスイッチング素子と合わせて周辺駆
動回路を内蔵できる。また、多結晶シリコン薄膜トラン
ジスタは微細化が可能な為、画素構造におけるスイッチ
ング素子の専有面積を縮小でき画素の高開口率化が達成
できる。ところで、従来多結晶シリコン薄膜トランジス
タは製造工程上プロセス最高温度が1000℃程度に達
し、耐熱性に優れた石英ガラスなどが絶縁基板として用
いられていた。高温プロセスでは低融点のガラス基板を
使用することは困難であった。しかしながら、液晶ディ
スプレイの低コスト化の為には低融点ガラス板材料の使
用が必要不可欠である。そこで、近年プロセス最高温度
が600℃以下になるいわゆる低温プロセスの開発が進
められている。特に、低温プロセスは大型の液晶ディス
プレイを製造する時、コスト面から極めて有利になる。2. Description of the Related Art Thin film transistors are widely used as switching elements in active matrix type liquid crystal displays. In particular, polycrystalline silicon has been conventionally used as a semiconductor thin film serving as an active layer of a thin film transistor. The polycrystalline silicon thin film transistor can be used not only as a switching element but also as a circuit element, and a peripheral driving circuit can be built on the same substrate together with the switching element. Further, since the polycrystalline silicon thin film transistor can be miniaturized, the occupied area of the switching element in the pixel structure can be reduced, and a high aperture ratio of the pixel can be achieved. By the way, conventionally, a polycrystalline silicon thin film transistor has a process maximum temperature of about 1000 ° C. in a manufacturing process, and quartz glass or the like having excellent heat resistance has been used as an insulating substrate. It has been difficult to use a low melting point glass substrate in a high temperature process. However, in order to reduce the cost of the liquid crystal display, it is essential to use a low melting point glass plate material. Therefore, in recent years, the development of a so-called low-temperature process in which the maximum process temperature is 600 ° C. or lower has been promoted. In particular, the low-temperature process is extremely advantageous in terms of cost when manufacturing a large liquid crystal display.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】薄膜トランジスタの低
温プロセス化を行なう為、従来の熱酸化法に代えて、ゲ
ート酸化膜をプラズマCVD法又は減圧CVD法で形成
することが一般的に採用されている。なお、原料ガスと
しては例えば無機系シラン化合物であるSiH4が用い
られる。しかしながら、これらの従来方法では600℃
以下の低温プロセスで熱酸化膜に匹敵する高品質のSi
O2 膜を形成することが困難である。例えば、膜中の欠
陥準位に起因する薄膜トランジスタの閾電圧(Vth)
のシフトを招き、長期信頼性を維持することが困難であ
った。また、従来のプラズマCVD法で形成したSiO
2 膜では、例えばnチャネル型の薄膜トランジスタがオ
ン状態にある時、チャネルのドレイン端近傍に接するゲ
ート酸化膜や、半導体薄膜を介してゲート酸化膜に対向
する他の酸化膜中にホットエレクトロンが飛び込むこと
により、これらの酸化膜中に負の電荷が誘起される。こ
れによりドレイン端近傍のチャネル領域が弱反転とな
り、チャネル抵抗が高くなる。このホットエレクトロン
の蓄積により薄膜トランジスタのオン電流が低下し、長
期信頼性を確保できないという深刻な問題点を有してい
た。この対策として、例えばドレイン端に低濃度不純物
領域(LDD領域)を設けることにより、ドレイン端で
の電界集中を緩和させ、ホットエレクトロンなどのホッ
トキャリアの影響を抑制する方法が取られていた。しか
しながら、この対策ではLDD領域の抵抗が高い為、結
局薄膜トランジスタのオン電流減少という問題を抜本的
に解決することはできない。低温プロセスによる薄膜ト
ランジスタの長期信頼性を確保する為には、ゲート酸化
膜の改質が急務となっている。薄膜トランジスタを構成
する半導体薄膜のゲート電極側の界面にゲート酸化膜が
接しているが、反対側(バックゲート側)の界面にも一
般に酸化膜が接している。ホットキャリアの蓄積はゲー
ト酸化膜ばかりでなくバックゲート側の酸化膜にも起こ
る為、その改質も必要である。In order to process a thin film transistor at a low temperature, it is generally adopted to form a gate oxide film by a plasma CVD method or a low pressure CVD method instead of the conventional thermal oxidation method. . As the source gas, for example, SiH 4 which is an inorganic silane compound is used. However, in these conventional methods, 600 ° C.
High quality Si comparable to thermal oxide film by the following low temperature process
It is difficult to form an O 2 film. For example, the threshold voltage (Vth) of a thin film transistor due to a defect level in the film
And it was difficult to maintain long-term reliability. In addition, SiO 2 formed by a conventional plasma CVD method
In the two films, for example, when an n-channel thin film transistor is in an ON state, hot electrons jump into a gate oxide film in contact with the vicinity of the drain end of the channel or another oxide film facing the gate oxide film via the semiconductor thin film. As a result, negative charges are induced in these oxide films. As a result, the channel region near the drain end is weakly inverted, and the channel resistance is increased. This accumulation of hot electrons causes a serious problem that the on-current of the thin film transistor is reduced and long-term reliability cannot be ensured. As a countermeasure, a method has been adopted in which, for example, a low-concentration impurity region (LDD region) is provided at the drain end to reduce the electric field concentration at the drain end and to suppress the influence of hot carriers such as hot electrons. However, with this measure, since the resistance of the LDD region is high, the problem of reducing the on-current of the thin film transistor cannot be fundamentally solved. In order to ensure long-term reliability of a thin film transistor by a low-temperature process, reforming of a gate oxide film is urgently required. Although the gate oxide film is in contact with the interface on the gate electrode side of the semiconductor thin film forming the thin film transistor, the oxide film is also generally in contact with the interface on the opposite side (back gate side). Since hot carrier accumulation occurs not only in the gate oxide film but also in the oxide film on the back gate side, its modification is necessary.
【0004】近年、高品質のSiO2 膜を低温で形成す
る手段として、無機系シラン化合物に代えて有機系シラ
ン化合物を高周波プラズマで分解する方法が注目を集め
ている。しかし、この方法では成膜したSiO2 の表面
に、有機系シラン化合物の分解副生成物である炭素系化
合物の不純物が付着する。この不純物は洗浄工程で完全
に除去することはできない。有機系シラン化合物を用い
たプラズマCVDにより緻密で良質なSiO2 膜を形成
できるが、上述した様に不純物の問題がある。不純物で
覆われたSiO2 膜の上にシリコンなどの半導体薄膜を
積層した後、レーザアニールを施すと不純物が半導体薄
膜中に拡散し、薄膜トランジスタの大幅な特性変動を起
こすという課題がある。なお、レーザアニールは低温プ
ロセスで採用されている結晶化技術であって、半導体薄
膜にレーザ光を照射することで非晶質シリコンを多結晶
シリコンに転換する。In recent years, as a means for forming a high-quality SiO 2 film at a low temperature, a method of decomposing an organic silane compound by high-frequency plasma instead of an inorganic silane compound has attracted attention. However, in this method, impurities of a carbon-based compound which is a decomposition by-product of the organic silane compound adhere to the surface of the formed SiO 2 . This impurity cannot be completely removed in the cleaning step. Although a dense and high-quality SiO 2 film can be formed by plasma CVD using an organic silane compound, there is a problem of impurities as described above. When a semiconductor thin film such as silicon is laminated on an SiO 2 film covered with impurities and then laser annealing is performed, the impurities diffuse into the semiconductor thin film, causing a problem that a large change in characteristics of the thin film transistor occurs. Note that laser annealing is a crystallization technique employed in a low-temperature process, and converts amorphous silicon into polycrystalline silicon by irradiating a semiconductor thin film with laser light.
【0005】[0005]
【課題を解決する為の手段】上述した従来の技術の課題
を解決する為、本発明は有機系シラン化合物の分解副生
成物の影響を除去し、高信頼性を確保できる薄膜トラン
ジスタの構造とその製造方法を提供することを第一の目
的とする。係る目的を達成する為に以下の手段を講じ
た。即ち、本発明に係る薄膜トランジスタは基本的に、
非単結晶シリコンからなる活性層を含む半導体薄膜と、
該活性層の下面側に接して形成された下部絶縁層と、活
性層の上面側に接して形成された上部絶縁膜と、該下部
絶縁層又は上部絶縁層を介して該半導体薄膜に重ねられ
たゲート電極とを含む積層構造を有し、600℃以下の
プロセス温度で絶縁基板上に形成される。特徴事項とし
て、前記下部絶縁層は無機系シラン化合物の分解により
生成したSiO2 からなり、前記上部絶縁層は有機系シ
ラン化合物の分解により生成したSiO2 からなる。SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above-mentioned problems of the prior art, the present invention eliminates the influence of decomposition by-products of an organic silane compound and secures a highly reliable thin film transistor structure. A first object is to provide a manufacturing method. The following measures were taken to achieve this purpose. That is, the thin film transistor according to the present invention basically includes
A semiconductor thin film including an active layer made of non-single-crystal silicon;
A lower insulating layer formed in contact with the lower surface side of the active layer, an upper insulating film formed in contact with the upper surface side of the active layer, and the semiconductor thin film over the lower insulating layer or the upper insulating layer. And a gate electrode formed on the insulating substrate at a process temperature of 600 ° C. or lower. As a characteristic feature, the lower insulating layer is made of SiO 2 generated by decomposition of an inorganic silane compound, and the upper insulating layer is made of SiO 2 generated by decomposition of an organic silane compound.
【0006】場合によっては、前記下部絶縁層は、該無
機系シラン化合物の分解により生成したSiO2 からな
る層の下側に、有機系シラン化合物の分解により生成し
たSiO2 の層を含む。好ましくは、前記上部絶縁層
は、有機系シラン化合物のプラズマ分解によって450
℃以下の温度で成膜されたSiO2 からなる。又、前記
半導体薄膜はレーザ光の照射を用いたレーザアニールに
より結晶化されており、半導体薄膜の下方に位置する前
記下部絶縁層はレーザアニールの影響を受けて膜質が自
動的に改善される。一実施形態では、前記下部絶縁層は
該絶縁基板と該半導体薄膜との間に介在する下地酸化膜
であり、前記ゲート電極は上部絶縁層からなるゲート酸
化膜を介して該半導体薄膜の上方に位置するトップゲー
ト構造である。他の実施態様では、前記上部絶縁層は該
半導体薄膜の上に位置するエッチングストッパー膜であ
り、前記ゲート電極は下部絶縁層からなるゲート酸化膜
を介して該半導体薄膜の下方に位置するボトムゲート構
造である。[0006] Optionally, the lower insulating layer, the lower layer made of SiO 2 produced by the decomposition of the inorganic silane compound comprises a layer of SiO 2 produced by the decomposition of the organic silane compound. Preferably, the upper insulating layer is formed by plasma decomposition of an organic silane compound.
It is made of SiO 2 formed at a temperature of not more than ℃. Further, the semiconductor thin film is crystallized by laser annealing using laser light irradiation, and the lower insulating layer located below the semiconductor thin film is automatically improved in film quality under the influence of laser annealing. In one embodiment, the lower insulating layer is a base oxide film interposed between the insulating substrate and the semiconductor thin film, and the gate electrode is located above the semiconductor thin film via a gate oxide film including an upper insulating layer. It is a top gate structure located. In another embodiment, the upper insulating layer is an etching stopper film located on the semiconductor thin film, and the gate electrode is located below the semiconductor thin film via a gate oxide film made of a lower insulating layer. Structure.
【0007】本発明は薄膜トランジスタの製造方法を包
含している。薄膜トランジスタは、非単結晶シリコンか
らなる活性層を含む半導体薄膜と、該活性層の下面側に
接して形成された下部絶縁層と、活性層の上面側に接し
て形成された上部絶縁層と、該下部絶縁層又は上部絶縁
層を介して該半導体薄膜に重ねられたゲート電極とを含
む積層構造を有し、以下の工程に従って600℃以下の
プロセス温度で絶縁基板上に形成される。まず、無機系
シラン化合物を分解してSiO2 を該絶縁基板上に堆積
し該下部絶縁層を形成する。次に、該下部絶縁層の上に
重ねて該半導体薄膜を形成する。続いて、レーザ光を照
射して該半導体薄膜を結晶化すると同時に該下部絶縁層
を改質する。この後、有機系シラン化合物を分解してS
iO2 を該半導体薄膜上に堆積し該上部絶縁層を形成す
る。The present invention includes a method for manufacturing a thin film transistor. The thin film transistor has a semiconductor thin film including an active layer made of non-single-crystal silicon, a lower insulating layer formed in contact with the lower surface of the active layer, and an upper insulating layer formed in contact with the upper surface of the active layer. It has a laminated structure including a gate electrode superposed on the semiconductor thin film via the lower insulating layer or the upper insulating layer, and is formed on an insulating substrate at a process temperature of 600 ° C. or lower according to the following steps. First, an inorganic silane compound is decomposed to deposit SiO 2 on the insulating substrate to form the lower insulating layer. Next, the semiconductor thin film is formed on the lower insulating layer. Subsequently, the semiconductor thin film is crystallized by irradiating a laser beam, and at the same time, the lower insulating layer is modified. Thereafter, the organic silane compound is decomposed to form S
iO 2 is deposited on the semiconductor thin film to form the upper insulating layer.
【0008】本発明によれば、下部絶縁層は無機系シラ
ン化合物の分解により生成したSiO2 を用いており、
その上に半導体薄膜を成膜する。無機系シラン化合物は
分解によりSiO2 以外の副生成物がない為、下部絶縁
層の表面は清浄な状態に保たれる。従って、下部絶縁層
と半導体薄膜の界面は良好な状態にあり、信頼性に悪影
響を及ぼす恐れがない。加えて、半導体薄膜をレーザア
ニールにより結晶化する際、下部絶縁層も自動的に熱処
理され、膜質が緻密になる為、ホットエレクトロンのト
ラップとなる様な欠陥準位が大幅に少なくなる。一方、
上部絶縁層は有機系シラン化合物の分解により生成した
SiO2 を用いる。このSiO2 は本来的に緻密な組成
を有し、下方の半導体薄膜との界面は良好な状態にあ
る。有機系シラン化合物の分解により副生成物が発生す
るが、これは上部絶縁層の表面に付着する為、下方の半
導体薄膜には悪影響を及ぼすことがない。この様に、本
発明によれば、半導体薄膜は上下から良好な膜質を有す
るSiO2 からなる絶縁層で保持される為、動作特性及
び信頼性が安定した薄膜トランジスタを得ることができ
る。According to the present invention, the lower insulating layer uses SiO 2 generated by decomposition of an inorganic silane compound,
A semiconductor thin film is formed thereon. Since the inorganic silane compound has no by-products other than SiO 2 by decomposition, the surface of the lower insulating layer is kept clean. Therefore, the interface between the lower insulating layer and the semiconductor thin film is in a good state, and there is no possibility that the reliability is adversely affected. In addition, when the semiconductor thin film is crystallized by laser annealing, the lower insulating layer is also automatically heat-treated, and the quality of the film becomes dense, so that the number of defect levels that can trap hot electrons is greatly reduced. on the other hand,
For the upper insulating layer, SiO 2 generated by decomposition of an organic silane compound is used. This SiO 2 inherently has a dense composition, and the interface with the lower semiconductor thin film is in a good state. Decomposition of the organic silane compound generates by-products, which adhere to the surface of the upper insulating layer and do not adversely affect the semiconductor thin film below. As described above, according to the present invention, since the semiconductor thin film is held from above and below by the insulating layer made of SiO 2 having good film quality, a thin film transistor having stable operation characteristics and reliability can be obtained.
【0009】本発明の第二の目的は急速加熱法(RT
A)を用いることにより絶縁層を緻密化し、薄膜トラン
ジスタの信頼性を向上させることである。係る目的を達
成する為に以下の手段を講じた。即ち、第二の目的に係
る発明は薄膜トランジスタの製造方法を対象とする。薄
膜トランジスタは、非単結晶シリコンからなる活性層を
含む半導体薄膜と、該活性層の下面側に接して形成され
た下部絶縁層と、該活性層の上面側に接して形成された
上部絶縁層と、該下部絶縁層又は上部絶縁層を介して該
半導体薄膜に重ねられたゲート電極とを含む積層構造を
有し600℃以下のプロセス温度で絶縁基板上に形成さ
れる。係る薄膜トランジスタは本発明に従って以下の工
程により製造される。まず、SiO2 を該絶縁基板上に
堆積し該下部絶縁層を形成する下部堆積工程を行なう。
次に、該下部絶縁層の上に重ねて該半導体薄膜を形成す
る成膜工程を行なう。続いて、該半導体薄膜に不純物を
選択的に注入して薄膜トランジスタのソース領域及びド
レイン領域を形成する注入工程を行なう。更に、SiO
2 を該半導体薄膜上に堆積し該上部絶縁層を形成する上
部堆積工程を行なう。最後に、該注入された不純物を急
速加熱法により活性化するとともに該下部絶縁層及び上
部絶縁層を同時に緻密化する急速加熱工程を行なう。A second object of the present invention is to provide a rapid heating method (RT).
The purpose of A) is to densify the insulating layer and improve the reliability of the thin film transistor. The following measures were taken to achieve this purpose. That is, the invention according to the second object is directed to a method for manufacturing a thin film transistor. The thin film transistor includes a semiconductor thin film including an active layer made of non-single-crystal silicon, a lower insulating layer formed in contact with the lower surface of the active layer, and an upper insulating layer formed in contact with the upper surface of the active layer. And a gate electrode superposed on the semiconductor thin film via the lower insulating layer or the upper insulating layer, and is formed on an insulating substrate at a process temperature of 600 ° C. or less. Such a thin film transistor is manufactured by the following steps according to the present invention. First, a lower deposition step of depositing SiO 2 on the insulating substrate and forming the lower insulating layer is performed.
Next, a film forming step of forming the semiconductor thin film on the lower insulating layer is performed. Subsequently, an implantation step of selectively implanting impurities into the semiconductor thin film to form a source region and a drain region of the thin film transistor is performed. Furthermore, SiO
2 is deposited on the semiconductor thin film to form an upper insulating layer. Finally, a rapid heating step of activating the implanted impurities by a rapid heating method and simultaneously densifying the lower insulating layer and the upper insulating layer is performed.
【0010】好ましくは、前記下部堆積工程は無機系シ
ラン化合物の分解法、スパッタ法又は蒸着法によりSi
O2 を堆積する。又好ましくは、前記上部堆積工程も無
機系シラン化合物の分解法、スパッタ法又は蒸着法によ
りSiO2 を堆積する。より好ましくは、前記上部堆積
工程は有機系シラン化合物を分解してSiO2 を堆積す
る。なお、前記急速加熱工程はプロセス温度が500℃
以上で行なわれる。Preferably, the lower deposition step is performed by decomposing an inorganic silane compound, by sputtering or vapor deposition.
The O 2 is deposited. Also preferably, in the upper deposition step, SiO 2 is deposited by an inorganic silane compound decomposition method, a sputtering method, or a vapor deposition method. More preferably, the upper deposition step decomposes the organic silane compound to deposit SiO 2 . The rapid heating step has a process temperature of 500 ° C.
The above is performed.
【0011】上記の薄膜トランジスタの製造方法では、
半導体薄膜に注入された不純物を活性化する為に急速加
熱法を用いている。急速加熱法は紫外光領域の波長を持
つ光を多結晶シリコンなどの半導体薄膜に短時間照射す
ることにより、半導体薄膜に予め注入された不純物の活
性化を行なう方法である。急速加熱法は加熱温度の均一
性に優れている為、活性層の抵抗ばらつきを抑制でき、
生産性も従来のレーザ光を用いた活性化アニールよりも
優れている。急速加熱法は以上の利点に加え、500℃
以上のプロセス温度が可能になる為SiO2 からなる絶
縁層を緻密化でき、これによりホットキャリア耐圧を向
上できるという大きな利点を持っている。活性化処理で
急速加熱法を用いれば、半導体薄膜を上下から挟む絶縁
層を同時に緻密化することができる。ホットキャリア耐
圧の向上の為には、半導体薄膜を上下から挟むSiO2
をどちらも緻密化することが必要不可欠である。In the method of manufacturing a thin film transistor,
A rapid heating method is used to activate the impurities implanted in the semiconductor thin film. The rapid heating method is a method of irradiating a semiconductor thin film such as polycrystalline silicon with light having a wavelength in an ultraviolet region for a short time to activate impurities previously implanted in the semiconductor thin film. Since the rapid heating method has excellent heating temperature uniformity, the resistance variation of the active layer can be suppressed,
The productivity is also superior to the conventional activation annealing using laser light. The rapid heating method has the above advantages,
Since the above process temperature is possible, the insulating layer made of SiO 2 can be densified, which has a great advantage that the hot carrier breakdown voltage can be improved. If the rapid heating method is used in the activation treatment, the insulating layers sandwiching the semiconductor thin film from above and below can be densified at the same time. In order to improve the hot carrier breakdown voltage, SiO 2 sandwiching the semiconductor thin film from above and below
It is indispensable to densify both.
【0012】[0012]
【発明の実施の形態】以下図面を参照して本発明の実施
の形態を詳細に説明する。図1は、本発明に係る薄膜ト
ランジスタの第1実施形態を示す模式的な断面図であ
る。図示する様に、本薄膜トランジスタはボトムゲート
型の積層構造を有し、600℃以下のプロセス温度でガ
ラスなどからなる絶縁基板0上に形成されたものであ
る。絶縁基板0の上には下から順にゲート電極1、ゲー
ト窒化膜2、ゲート酸化膜3、半導体薄膜5、エッチン
グストッパー膜6が重ねられている。即ち、本薄膜トラ
ンジスタは半導体薄膜5とその下面側に接して形成され
た下部絶縁層(ゲート酸化膜3)と、半導体薄膜5の上
面側に接して形成された上部絶縁層(エッチングストッ
パー膜6)と、下部絶縁層を介して半導体薄膜5に重ね
られたゲート電極1とを含む積層構造を有する。なお、
トップゲート型の場合には、ゲート電極は上部絶縁層を
介して半導体薄膜の上に重ねられる。半導体薄膜5はエ
ッチングストッパー膜6の直下に位置するチャネル領域
Ch(活性層)とその両側に位置するドレイン領域D及
びソース領域Sとに分かれている。また、チャネル領域
Chとドレイン領域Dとの間には低濃度不純物領域(L
DD領域)が介在している。同様に、チャネル領域Ch
とソース領域Sとの間にもLDD領域が介在している。
係る構成を有する薄膜トランジスタは層間絶縁膜7及び
パシベーション膜8により順に被覆されている。パシベ
ーション膜8の上には配線電極9がパタニング形成され
ており、コンタクトホールを介してソース領域Sに接続
している。最上層には平坦化層10が塗工されており、
その上には画素電極11がパタニング形成されている。
画素電極11はコンタクトホールを介してドレイン領域
Dに接続している。この様に、本実施形態では薄膜トラ
ンジスタは画素電極11のスイッチング駆動に用いられ
ている。この関係で、リーク電流を抑制する必要があり
いわゆるLDD構造を採用している。しかしながら、本
発明は必ずしもLDD領域を必須の構成要素とするもの
ではなく、薄膜トランジスタを駆動回路等に形成する場
合には寧ろLDD領域を取り去ることが可能である。下
側の絶縁基板0には所定の間隙を介して上側の絶縁基板
20が接合している。上側の絶縁基板20はガラスなど
からなりその内表面には少なくとも対向電極21が形成
されている。両絶縁基板0,20の間隙には液晶などか
らなる電気光学物質22が保持されている。Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic sectional view showing a first embodiment of a thin film transistor according to the present invention. As shown in the drawing, the present thin film transistor has a bottom gate type laminated structure and is formed on an insulating substrate 0 made of glass or the like at a process temperature of 600 ° C. or less. On the insulating substrate 0, a gate electrode 1, a gate nitride film 2, a gate oxide film 3, a semiconductor thin film 5, and an etching stopper film 6 are sequentially stacked from below. That is, the present thin film transistor has a lower insulating layer (gate oxide film 3) formed in contact with the semiconductor thin film 5 and its lower surface, and an upper insulating layer (etching stopper film 6) formed in contact with the upper surface of the semiconductor thin film 5. And a gate electrode 1 superposed on the semiconductor thin film 5 via the lower insulating layer. In addition,
In the case of the top gate type, the gate electrode is overlaid on the semiconductor thin film via the upper insulating layer. The semiconductor thin film 5 is divided into a channel region Ch (active layer) located immediately below the etching stopper film 6 and a drain region D and a source region S located on both sides thereof. Further, a low concentration impurity region (L) is provided between the channel region Ch and the drain region D.
DD region) is interposed. Similarly, the channel region Ch
An LDD region is interposed between the semiconductor device and the source region S.
The thin film transistor having such a configuration is sequentially covered with an interlayer insulating film 7 and a passivation film 8. A wiring electrode 9 is formed on the passivation film 8 by patterning, and is connected to the source region S via a contact hole. A flattening layer 10 is coated on the uppermost layer,
The pixel electrode 11 is formed thereon by patterning.
The pixel electrode 11 is connected to the drain region D via a contact hole. As described above, in the present embodiment, the thin film transistor is used for switching driving of the pixel electrode 11. In this connection, it is necessary to suppress the leak current, and a so-called LDD structure is employed. However, the present invention does not necessarily include the LDD region as an essential component, and it is possible to remove the LDD region when forming a thin film transistor in a driver circuit or the like. The upper insulating substrate 20 is joined to the lower insulating substrate 0 via a predetermined gap. The upper insulating substrate 20 is made of glass or the like, and has at least a counter electrode 21 formed on the inner surface thereof. An electro-optical material 22 made of a liquid crystal or the like is held in a gap between the two insulating substrates 0 and 20.
【0013】本発明の特徴事項として、下部絶縁層とな
るゲート酸化膜3は無機系シラン化合物の分解により生
成したSiO2 からなる。一方、上部絶縁層であるエッ
チングストッパー膜6は有機系シラン化合物の分解によ
り生成したSiO2 からなる。図から明らかな様に、エ
ッチングストッパー膜6及びゲート酸化膜3は上下から
直接半導体薄膜5のチャネル領域Ch(活性層)に接し
ている。なお、半導体薄膜5はレーザ光の照射を用いた
レーザアニールにより結晶化されており、半導体薄膜5
の下方に位置するゲート酸化膜3はレーザアニールの影
響を受けて膜質が改善されている。これにより、ゲート
酸化膜3のフラットバンド電圧の絶対値は2V以下に制
御可能である。フラットバンド電圧の絶対値はSiO2
の膜質を表わす重要な指標であり、絶対値が小さい程膜
質が緻密で欠陥準位密度が少ないことを表わしている。
本来、レーザアニールはレーザ光を半導体薄膜5に照射
してこれを結晶化する処理である。このレーザアニール
により半導体薄膜5と直接接するゲート酸化膜3も瞬間
的に1000℃以上の温度に加熱される。この影響でゲ
ート酸化膜3の表面が緻密化し、フラットバンド電圧の
絶対値が2V以下になる。なお、緻密化されていない場
合には、無機系シラン化合物の分解によって得られた酸
化膜はフラットバンド電圧の絶対値が20V程度に達す
る。一方、上部絶縁層であるエッチングストッパー膜6
は例えば有機系シラン化合物のプラズマ分解によって4
50℃以下の温度で成膜する。この方法は本来的に緻密
なSiO2 を成膜可能であり、フラットバンド電圧の絶
対値が2V以下となる。即ち、エッチングストッパー膜
6の膜質は従来の熱酸化膜に近く、高品質且つ緻密であ
りホットキャリアの蓄積による長期信頼性の低下を抑制
可能である。As a feature of the present invention, the gate oxide film 3 serving as the lower insulating layer is made of SiO 2 generated by decomposition of an inorganic silane compound. On the other hand, the etching stopper film 6 serving as the upper insulating layer is made of SiO 2 generated by the decomposition of the organic silane compound. As is clear from the figure, the etching stopper film 6 and the gate oxide film 3 are in direct contact with the channel region Ch (active layer) of the semiconductor thin film 5 from above and below. The semiconductor thin film 5 is crystallized by laser annealing using laser light irradiation.
The gate oxide film 3 located below the gate oxide film is affected by the laser annealing, and the film quality is improved. Thereby, the absolute value of the flat band voltage of the gate oxide film 3 can be controlled to 2 V or less. The absolute value of the flat band voltage is SiO 2
The smaller the absolute value, the denser the film quality and the lower the defect level density.
Originally, laser annealing is a process of irradiating the semiconductor thin film 5 with laser light to crystallize the semiconductor thin film 5. This laser annealing also instantaneously heats the gate oxide film 3 directly in contact with the semiconductor thin film 5 to a temperature of 1000 ° C. or higher. Due to this effect, the surface of the gate oxide film 3 becomes dense, and the absolute value of the flat band voltage becomes 2 V or less. When the oxide film is not densified, the oxide film obtained by decomposition of the inorganic silane compound has an absolute value of the flat band voltage of about 20 V. On the other hand, the etching stopper film 6 serving as an upper insulating layer
Is obtained, for example, by plasma decomposition of an organic silane compound.
The film is formed at a temperature of 50 ° C. or less. According to this method, a dense SiO 2 film can be originally formed, and the absolute value of the flat band voltage is 2 V or less. That is, the film quality of the etching stopper film 6 is close to that of a conventional thermal oxide film, is high quality and is dense, and can suppress a decrease in long-term reliability due to accumulation of hot carriers.
【0014】次に図2を参照して、図1に示した薄膜ト
ランジスタの製造方法を詳細に説明する。なお、本例で
は便宜上nチャネル型の薄膜トランジスタの製造方法を
示すが、pチャネル型でも不純物種(ドーパント種)を
変えるだけで全く同様である。まず(a)に示す様に、
ガラスなどからなる絶縁基板0の上にAl,Mo,T
a,Ti,Cr,Wなどの金属、又は高濃度ドープ多結
晶シリコンと前記金属の積層構造、または前記金属同志
の積層構造又は合金を成膜し、所定の形状にパタニング
してゲート電極1に加工する。Next, a method of manufacturing the thin film transistor shown in FIG. 1 will be described in detail with reference to FIG. In this example, a method for manufacturing an n-channel thin film transistor is shown for convenience, but the same applies to a p-channel thin film transistor only by changing the impurity species (dopant species). First, as shown in (a),
Al, Mo, T on insulating substrate 0 made of glass etc.
a, such as a, Ti, Cr, W, or a layered structure of highly doped polycrystalline silicon and said metal, or a layered structure or alloy of said metals, and is patterned into a predetermined shape to form a gate electrode 1; Process.
【0015】次いで(b)に示す様に、ゲート電極1の
上にゲート絶縁膜を形成する。本実施形態では、ゲート
絶縁膜はゲート窒化膜2(SiNx )/ゲート酸化膜3
(SiO2 )の二層構造を用いた。ゲート窒化膜2はS
iH4 ガスとNH3 ガスの混合物を原料気体として用
い、プラズマCVD法(PCVD法)で成膜した。プラ
ズマを誘起する為の高周波(RF)は13.56MHz
の周波数に設定し、パワーは0.06W/cm2 に設定
し、基板温度は300乃至350℃に設定して、50乃
至150nmの厚みで成膜した。続いてゲート酸化膜3
の形成には、原料ガスとして無機系シラン化合物である
SiH4 を用い、これにO2 を混合させて、ゲート窒化
膜2上に連続してプラズマCVD法によりSiO2 を堆
積した。なお、無機系シラン化合物としてはSiH4 の
他に、ジシランSi2 H6 を用いることができ、これに
O2 を混合して成膜してもよい。本実施例では、RF=
13.56MHz、パワー0.06W/cm2 、基板温
度300乃至350℃の条件でゲート酸化膜3を50乃
至100nm成膜する。この段階では、ゲート酸化膜3
のフラットバンド電圧の絶対値は2V以上となってい
る。Next, a gate insulating film is formed on the gate electrode 1 as shown in FIG. In the present embodiment, the gate insulating film is a gate nitride film 2 (SiN x ) / gate oxide film 3
A (SiO 2 ) two-layer structure was used. The gate nitride film 2 is made of S
A film was formed by a plasma CVD method (PCVD method) using a mixture of iH 4 gas and NH 3 gas as a source gas. The radio frequency (RF) for inducing plasma is 13.56 MHz
, A power of 0.06 W / cm 2 , a substrate temperature of 300 to 350 ° C., and a film thickness of 50 to 150 nm. Then, the gate oxide film 3
Was formed by using SiH 4 , which is an inorganic silane compound, as a source gas, mixing O 2 , and continuously depositing SiO 2 on the gate nitride film 2 by a plasma CVD method. As the inorganic silane compound, disilane Si 2 H 6 can be used in addition to SiH 4 , and O 2 may be mixed with this to form a film. In this embodiment, RF =
The gate oxide film 3 is formed to a thickness of 50 to 100 nm under the conditions of 13.56 MHz, power 0.06 W / cm 2 , and substrate temperature of 300 to 350 ° C. At this stage, the gate oxide film 3
The absolute value of the flat band voltage is 2 V or more.
【0016】次いで、ゲート酸化膜3上に非晶質シリコ
ンからなる半導体薄膜4を30乃至50nmの厚みで成
膜する。二層のゲート窒化膜2及びゲート酸化膜3と非
晶質半導体薄膜4は成膜チャンバーの真空系を破らずに
連続成膜できる。非晶質半導体薄膜4を成膜した後、4
00℃で2時間程度脱水素アニールを行なう。ここで、
レーザ光を照射して非晶質半導体薄膜4を多結晶半導体
薄膜5に転換する。例えば、300乃至440mJ/c
m2 のエネルギー密度を有するエキシマレーザビームを
照射する。この時のレーザビームの波長は例えば308
nmであり、エキシマレーザビームのパルス周波数は2
00Hzであり、パルス継続時間は25nsである。こ
のレーザアニールにより非晶質半導体薄膜4の下方に接
するゲート酸化膜3も数十nsのオーダーで瞬間的に1
000℃以上に加熱される。この影響で、ゲート酸化膜
3の表面が緻密化し、フラットバンド電圧が熱酸化膜と
実質的に同等になる。即ち、フラットバンド電圧の絶対
値が2V以下に制御された高品質のゲート酸化膜3が得
られる。しかも、この段階で半導体薄膜4に接している
ゲート酸化膜3は無機系シラン化合物を分解して形成し
たもので、炭素系副生成物の影響はない。Next, a semiconductor thin film 4 made of amorphous silicon is formed on the gate oxide film 3 to a thickness of 30 to 50 nm. The two-layered gate nitride film 2 and gate oxide film 3 and the amorphous semiconductor thin film 4 can be continuously formed without breaking the vacuum system of the film formation chamber. After forming the amorphous semiconductor thin film 4, 4
Dehydrogenation annealing is performed at 00 ° C. for about 2 hours. here,
The amorphous semiconductor thin film 4 is converted into a polycrystalline semiconductor thin film 5 by irradiating a laser beam. For example, 300 to 440 mJ / c
An excimer laser beam having an energy density of m 2 is irradiated. The wavelength of the laser beam at this time is, for example, 308
and the pulse frequency of the excimer laser beam is 2
00 Hz and a pulse duration of 25 ns. As a result of this laser annealing, the gate oxide film 3 in contact with the lower portion of the amorphous semiconductor thin film 4 also instantaneously becomes 1 in the order of tens of ns.
Heated above 000 ° C. Due to this effect, the surface of the gate oxide film 3 becomes dense, and the flat band voltage becomes substantially equal to that of the thermal oxide film. That is, a high quality gate oxide film 3 in which the absolute value of the flat band voltage is controlled to 2 V or less can be obtained. Moreover, at this stage, the gate oxide film 3 in contact with the semiconductor thin film 4 is formed by decomposing the inorganic silane compound, and is not affected by the carbon by-product.
【0017】次いで(c)に示す様に、多結晶シリコン
に転換された半導体薄膜5の上にプラズマCVD法でS
iO2 を約100nmの厚みで成膜する。原料気体とし
て有機系シラン化合物のTEOS(Si(C2 H5 )4
O4 )を用い、RFが10乃至30MHzでパワーを
0.5W/cm2 以上に設定し、基板温度を300乃至
450℃に設定して例えば100nmの厚みで成膜し
た。TEOSを用いた酸化膜の成膜の際、RF周波数を
13.56MHz以下、RFパワーを0.2W/cm2
未満で行なうと、得られる酸化膜の耐圧が低く、又膜中
の欠陥準位も多くなるので好ましくない。この為、RF
周波数は13.56MHzを超え、且つRFパワーは
0.2W/cm2 以上が必要である。望ましくは、周波
数が27.12MHz程度でパワーが0.5W/cm2
程度がよい。又、有機系シラン化合物としてはTEOS
に代えてTRIES(Si(C2 H5 )O3 H)を用い
てもよい。これにより、フラットバンド電圧の絶対値が
2V以下に制御された高品質の上部絶縁層が得られる。
フラットバンド電圧はホットキャリアに対するデバイス
の信頼性を表わす重要な指標であり、絶対値が低い程よ
い。なお、有機系シラン化合物の分解によりSiO2 を
形成すると、その表面に分解副生成物である炭素系化合
物の不純物が付着する。しかしながら、この不純物は表
面に付着するのみで、半導体薄膜と上部絶縁層との間の
界面に含まれることは無い。さて、上部絶縁層を構成す
るSiO2 を所定の形状にパタニングしてエッチングス
トッパー膜6に加工する。この場合、裏面露光技術を用
いてゲート電極1と整合する様にエッチングストッパー
膜6をパタニングしている。このエッチングストッパー
膜6は後工程で多結晶半導体薄膜5をエッチングする
際、直下のチャネル領域(活性層)を保護する役目を果
たす。このエッチングストッパー膜6もホットキャリア
の影響を受け、従来のSiO2 膜では薄膜トランジスタ
の動作時に固定電荷をストッパー膜6中に誘起する。こ
の為、信頼性を向上するにはTEOSを用いたエッチン
グストッパー膜6を形成する必要がある。Next, as shown in FIG. 1C, S is deposited on the semiconductor thin film 5 converted into polycrystalline silicon by plasma CVD.
iO 2 is deposited to a thickness of about 100 nm. TEOS (Si (C 2 H 5 ) 4 , an organic silane compound, is used as a source gas.
O 4 ), the RF was set to 10 to 30 MHz, the power was set to 0.5 W / cm 2 or more, the substrate temperature was set to 300 to 450 ° C., and a film was formed with a thickness of, for example, 100 nm. When forming an oxide film using TEOS, the RF frequency is 13.56 MHz or less, and the RF power is 0.2 W / cm 2.
It is not preferable to perform the heat treatment at less than less because the withstand voltage of the obtained oxide film is low and the number of defect levels in the film increases. Therefore, RF
The frequency needs to exceed 13.56 MHz, and the RF power needs to be 0.2 W / cm 2 or more. Preferably, the frequency is about 27.12 MHz and the power is 0.5 W / cm 2.
Good degree. TEOS is an organic silane compound.
May be used instead of TRIES (Si (C 2 H 5 ) O 3 H). Thus, a high-quality upper insulating layer in which the absolute value of the flat band voltage is controlled to 2 V or less can be obtained.
The flat band voltage is an important index indicating the reliability of a device with respect to hot carriers, and the lower the absolute value, the better. When SiO 2 is formed by decomposition of an organic silane compound, impurities of a carbon-based compound which is a decomposition by-product adhere to the surface. However, this impurity only adheres to the surface and is not included in the interface between the semiconductor thin film and the upper insulating layer. Now, SiO 2 constituting the upper insulating layer is patterned into a predetermined shape and processed into an etching stopper film 6. In this case, the etching stopper film 6 is patterned so as to be aligned with the gate electrode 1 using a backside exposure technique. This etching stopper film 6 serves to protect the channel region (active layer) immediately below when etching the polycrystalline semiconductor thin film 5 in a later step. The etching stopper film 6 is also affected by the hot carriers, and in the conventional SiO 2 film, fixed charges are induced in the stopper film 6 during the operation of the thin film transistor. Therefore, in order to improve the reliability, it is necessary to form the etching stopper film 6 using TEOS.
【0018】最後に(d)に示す様に、エッチングスト
ッパー膜6をマスクとしてイオンドーピングにより不純
物(例えばP)を半導体薄膜5に注入し、LDD領域を
形成する。更にストッパー膜6及びその両側のLDD領
域を被覆する様にフォトレジストをパタニング形成した
後、これをマスクとして不純物(例えばP)を高濃度で
イオンドーピングし、ソース領域S及びドレイン領域D
を形成する。この後、レーザアニール又は熱アニールで
半導体薄膜5に注入された不純物を活性化させる。この
段階で半導体薄膜5をエッチングにより所定の形状にパ
タニングする。続いてSiO2 を約200乃至600n
mの厚みで成膜し層間絶縁膜7とする。この層間絶縁膜
7の成膜方法はプラズマCVD法でも、常圧CVD法、
減圧CVD法、スパッタ法何れの方法でもよい。しかし
ながら、好ましくはTEOSを原料ガスとしたプラズマ
CVD法により層間絶縁膜7を形成する。なぜなら、T
EOS−SiO2 は段差の被覆性に優れ、層間の段差に
起因するクラックなどを防ぎ、層間リークを減少させる
からである。層間絶縁膜7の形成後、SiNx をプラズ
マCVD法で約100乃至400nm成膜し、パシベー
ション膜(キャップ膜)8とする。この段階で窒素ガス
又はフォーミングガス又は真空中雰囲気下で300乃至
400℃の加熱処理を1乃至2時間行ない、層間絶縁膜
7に含まれる水素原子を半導体薄膜5中に拡散させる。
なお、このパシベーション膜(キャップ膜)8は必ずし
も必要ではなく、層間絶縁膜7のみの状態でアニールし
てもよい。この後、コンタクトホールを開口し、Mo,
Alなどをスパッタした後所定の形状にパタニングして
配線電極9に加工する。更に、アクリル樹脂などからな
る平坦化層10を塗布した後コンタクトホールを開口す
る。平坦化層10の上にITOなどからなる透明導電膜
をスパッタした後、所定の形状にパタニングして画素電
極11に加工する。Finally, as shown in FIG. 1D, an impurity (eg, P) is implanted into the semiconductor thin film 5 by ion doping using the etching stopper film 6 as a mask to form an LDD region. Further, after a photoresist is formed by patterning so as to cover the stopper film 6 and the LDD regions on both sides thereof, impurities (for example, P) are ion-doped at a high concentration using the photoresist as a mask to form a source region S and a drain region D.
To form Thereafter, the impurities injected into the semiconductor thin film 5 by laser annealing or thermal annealing are activated. At this stage, the semiconductor thin film 5 is patterned into a predetermined shape by etching. Subsequently, about 200 to 600 n of SiO 2
m to form an interlayer insulating film 7. The interlayer insulating film 7 may be formed by a plasma CVD method, a normal pressure CVD method,
Either a low pressure CVD method or a sputtering method may be used. However, preferably, the interlayer insulating film 7 is formed by a plasma CVD method using TEOS as a source gas. Because T
This is because EOS-SiO 2 has excellent step coverage, prevents cracks and the like caused by steps between layers, and reduces interlayer leakage. After the formation of the interlayer insulating film 7, SiN x is formed to a thickness of about 100 to 400 nm by a plasma CVD method to form a passivation film (cap film) 8. At this stage, heat treatment at 300 to 400 ° C. is performed for 1 to 2 hours in a nitrogen gas, a forming gas, or a vacuum atmosphere to diffuse hydrogen atoms contained in the interlayer insulating film 7 into the semiconductor thin film 5.
Note that the passivation film (cap film) 8 is not always necessary, and annealing may be performed only in the state of the interlayer insulating film 7. Thereafter, a contact hole is opened, and Mo,
After sputtering Al or the like, the wiring pattern 9 is processed by patterning into a predetermined shape. Further, a contact hole is opened after the flattening layer 10 made of an acrylic resin or the like is applied. After a transparent conductive film made of ITO or the like is sputtered on the flattening layer 10, it is patterned into a predetermined shape and processed into the pixel electrode 11.
【0019】図3は、本発明に係る薄膜トランジスタの
第2実施形態の製造方法を示す工程図である。第1実施
形態と異なり、本実施形態はトップゲート構造を有して
いる。まず(a)に示す様に、絶縁基板0の上にバッフ
ァ層となる二層の下地膜6a,6bをプラズマCVD法
により連続成膜する。一層目の下地窒化膜6aはSiN
x からなり、SiH4 ガスとNH3 ガスの混合物を原料
気体として用い、RF=13.56MHz、パワー=
0.06W/cm2 以上、基板温度300乃至350℃
で成膜した。この後、続けて下地酸化膜6bを成膜す
る。具体的には、原料としてSiH4 ガスを用い、これ
にO2 ガスを混合してプラズマCVD法によりSiO2
を成膜した。この時の条件は、RF=13.56MH
z、パワー=0.06W/cm2 、基板温度300乃至
350℃である。SiO2 からなる下地酸化膜6bの膜
厚は100nm乃至2000nmである。なお、SiN
x からなる下地窒化膜6aの膜厚は例えば50nmであ
る。又、原料ガスとしてはSiH4 に代えてSi2 H6
を用いることもできる。この下地酸化膜6bの上に非晶
質シリコンからなる半導体薄膜4を約40nmの厚みで
成膜する。次いで400℃で2時間程度脱水素アニール
を行なった後、レーザビームを照射して半導体薄膜4を
非晶質から多結晶に転換する。この時、レーザアニール
の影響を受けて下地酸化膜6bを構成するSiO2 の表
面が緻密化し、フラットバンド電圧がTEOS−SiO
2 と実質的に同等もしくはそれ以下となる。FIG. 3 is a process chart showing a method of manufacturing a thin film transistor according to a second embodiment of the present invention. Unlike the first embodiment, the present embodiment has a top gate structure. First, as shown in (a), two layers of base films 6a and 6b serving as buffer layers are continuously formed on an insulating substrate 0 by a plasma CVD method. The first base nitride film 6a is made of SiN
x , using a mixture of SiH 4 gas and NH 3 gas as a source gas, RF = 13.56 MHz, power =
0.06 W / cm 2 or more, substrate temperature 300 to 350 ° C
Was formed. Thereafter, a base oxide film 6b is subsequently formed. Specifically, a SiH 4 gas is used as a raw material, an O 2 gas is mixed with the SiH 4 gas, and the SiO 2 gas is mixed by a plasma CVD method.
Was formed. The condition at this time is RF = 13.56 MH
z, power = 0.06 W / cm 2 , substrate temperature 300 to 350 ° C. The thickness of the base oxide film 6b made of SiO 2 is 100 nm to 2000 nm. Note that SiN
The film thickness of the base nitride film 6a made of x is, for example, 50 nm. In addition, Si 2 H 6 was used instead of SiH 4 as a source gas.
Can also be used. A semiconductor thin film 4 made of amorphous silicon is formed on the base oxide film 6b to a thickness of about 40 nm. Next, after performing dehydrogenation annealing at 400 ° C. for about 2 hours, the semiconductor thin film 4 is converted from amorphous to polycrystalline by irradiating a laser beam. At this time, under the influence of the laser annealing, the surface of SiO 2 forming the base oxide film 6b is densified, and the flat band voltage becomes TEOS-SiO 2.
Substantially equal to or less than 2 .
【0020】次に(b)に示す様に、多結晶に転換され
た半導体薄膜5をアイランド状にパタニングした後、そ
の上にTEOS−SiO2 を50乃至100nm程度の
厚みで成膜し、ゲート酸化膜3とする。この上部絶縁層
を構成するゲート酸化膜3は有機系シラン化合物の分解
により生成したSiO2 からなり、緻密な組成を有する
とともに欠陥準位密度も小さい。なお、このゲート酸化
膜3の上に有機系シランガスの分解副生成物である炭素
系化合物の不純物が付着する場合がある。しかしなが
ら、この不純物は半導体薄膜5とゲート酸化膜3の界面
に介在する恐れはないので、薄膜トランジスタの信頼性
や動作特性に悪影響を及ぼす恐れはない。Next, as shown in FIG. 1B, after the polycrystalline semiconductor thin film 5 is patterned in an island shape, TEOS-SiO 2 is formed thereon to a thickness of about 50 to 100 nm, and the gate is formed. The oxide film 3 is used. The gate oxide film 3 constituting the upper insulating layer is made of SiO 2 formed by decomposition of an organic silane compound, has a dense composition, and has a low defect state density. In some cases, impurities of a carbon-based compound, which is a by-product of decomposition of an organic silane gas, adhere to the gate oxide film 3. However, since this impurity does not possibly exist at the interface between the semiconductor thin film 5 and the gate oxide film 3, there is no possibility that the reliability or operation characteristics of the thin film transistor will be adversely affected.
【0021】最後に(c)に示す様に、ゲート酸化膜3
上に、Al,Mo,Ta,Ti,Cr,Wなどの金属を
成膜し、所定の形状にパタニングしてゲート電極1に加
工する。なお、ゲート電極1の材料としては高濃度ドー
プ多結晶シリコンと前記金属又は前記金属同志の積層構
造又は合金を用いることもできる。この後、ゲート電極
1をマスクとしてイオンドーピングなどにより不純物を
注入し、半導体薄膜5中にソース領域S及びドレイン領
域Dを形成する。この結果、ゲート電極1の直下にはチ
ャネル領域Chが残されることになる。次いでゲート電
極1を被覆する様にSiO2 からなる層間絶縁膜7を約
400nmの厚みで成膜する。この層間絶縁膜7はTE
OS−SiO2 を用いることが望ましいのは第1実施形
態と同様の理由である。この層間絶縁膜7の成膜後、S
iNx をプラズマCVD法で約100乃至400nm堆
積しパシベーション膜(キャップ膜)8とする。この段
階で窒素ガス、フォーミングガス、又は真空中で300
乃至400℃の温度下1乃至2時間程度アニールし、層
間絶縁膜7に含有された水素を半導体薄膜5中に拡散さ
せる。この後コンタクトホールを開口する。更にパシベ
ーション膜8の上にMo,Alなどをスパッタリングで
成膜した後所定の形状にパタニングして配線電極9に加
工する。更にアクリル樹脂などからなる平坦化層10を
塗工後、これにコンタクトホールを開口する。平坦化層
10の上にITOなどからなる透明導電膜をスパッタリ
ングし、所定の形状にパタニングして画素電極11に加
工する。第1実施形態と同様に、本第2実施形態でも、
半導体薄膜5は非単結晶性のシリコン(多結晶シリコ
ン)からなる。下部絶縁層である下地酸化膜6bは無機
系シラン化合物の分解により生成したSiO2 を用いて
おり、上部絶縁層であるゲート酸化膜3は有機系シラン
化合物の分解により生成したSiO2 を用いている。Finally, as shown in (c), the gate oxide film 3
A metal such as Al, Mo, Ta, Ti, Cr, W, etc. is formed thereon, patterned into a predetermined shape, and processed into the gate electrode 1. The gate electrode 1 may be made of a highly-doped polycrystalline silicon and the metal or a laminated structure or alloy of the metals. After that, impurities are implanted by ion doping or the like using the gate electrode 1 as a mask to form a source region S and a drain region D in the semiconductor thin film 5. As a result, the channel region Ch is left directly below the gate electrode 1. Next, an interlayer insulating film 7 of SiO 2 is formed to a thickness of about 400 nm so as to cover the gate electrode 1. This interlayer insulating film 7 is made of TE
It is desirable to use OS-SiO 2 for the same reason as in the first embodiment. After the formation of the interlayer insulating film 7, S
iN x is deposited to a thickness of about 100 to 400 nm by a plasma CVD method to form a passivation film (cap film) 8. At this stage, a nitrogen gas, a forming gas, or 300
Annealing is performed at a temperature of about 400 ° C. for about 1 to 2 hours to diffuse hydrogen contained in the interlayer insulating film 7 into the semiconductor thin film 5. Thereafter, a contact hole is opened. Further, Mo, Al, or the like is formed on the passivation film 8 by sputtering, and then patterned into a predetermined shape to process the wiring electrode 9. Further, after applying a flattening layer 10 made of an acrylic resin or the like, a contact hole is opened in this. A transparent conductive film made of ITO or the like is sputtered on the flattening layer 10, patterned into a predetermined shape, and processed into the pixel electrode 11. As in the first embodiment, in the second embodiment,
The semiconductor thin film 5 is made of non-single-crystal silicon (polycrystalline silicon). The underlying oxide film 6b as a lower insulating layer uses SiO 2 generated by decomposition of an inorganic silane compound, and the gate oxide film 3 as an upper insulating layer uses SiO 2 generated by decomposition of an organic silane compound. I have.
【0022】図4は本発明に係る薄膜トランジスタの第
3実施形態を示す模式的な部分断面図である。基本的に
は、図1及び図2に示した第1実施形態と同様の構成を
有しており、対応する部分には対応する参照番号を付し
て理解を容易にしている。図4は図2の工程(c)に対
応しており、薄膜トランジスタの半完成品状態を表わし
ている。図示する様に、下部絶縁層は無機系シラン化合
物の分解により生成したSiO2 からなるゲート酸化膜
3の下側に、有機系シラン化合物の分解により生成した
SiO2 からなるもう一層のゲート酸化膜3xを含んで
いる。ゲート絶縁膜全体としては、下から順に重ねたゲ
ート窒化膜2、ゲート酸化膜3x及びゲート酸化膜3の
積層構造となっている。最下層のゲート窒化膜2は第1
実施形態と同様の方法で成膜される。中層のゲート酸化
膜3xは有機系シランガスのTEOSを用いてプラズマ
CVD法で30乃至80nmの厚みに成膜する。続いて
原料ガスを無機系シランガスに切り換え、約10乃至2
0nmの厚みで上層のゲート酸化膜3を成膜する。更に
連続して、非晶質シリコンからなる半導体薄膜4を30
乃至50nmの厚みで成膜する。この様な積層構造とす
ることにより、ゲート絶縁膜をより緻密な膜にでき、信
頼性の向上が図れると同時に、半導体薄膜4の活性層の
下部に直接接するゲート酸化膜3は無機系シランガスを
分解したSiO2 を用いている為、炭素系不純物の問題
も回避できる。又、中層のTEOS−SiO2 からなる
ゲート酸化膜3xはゲート電極1に対する段差被覆性に
優れているとともに、緻密な組成を有しているのでゲー
ト絶縁膜全体としての耐圧が向上する。FIG. 4 is a schematic partial sectional view showing a third embodiment of the thin film transistor according to the present invention. Basically, it has a configuration similar to that of the first embodiment shown in FIGS. 1 and 2, and corresponding parts are denoted by corresponding reference numerals to facilitate understanding. FIG. 4 corresponds to step (c) of FIG. 2 and shows a semi-finished product state of the thin film transistor. As shown in the figure, a lower insulating layer is provided under a gate oxide film 3 made of SiO 2 formed by decomposition of an inorganic silane compound, and another gate oxide film made of SiO 2 formed by decomposition of an organic silane compound. 3x. The entire gate insulating film has a stacked structure of a gate nitride film 2, a gate oxide film 3x, and a gate oxide film 3 which are sequentially stacked from the bottom. The lowermost gate nitride film 2 is the first
The film is formed by the same method as in the embodiment. The middle gate oxide film 3x is formed to a thickness of 30 to 80 nm by a plasma CVD method using TEOS of an organic silane gas. Subsequently, the raw material gas was switched to inorganic silane gas, and was
An upper gate oxide film 3 is formed with a thickness of 0 nm. Further, the semiconductor thin film 4 made of amorphous silicon is continuously
The film is formed to a thickness of 50 to 50 nm. With such a laminated structure, the gate insulating film can be made denser and the reliability can be improved. At the same time, the gate oxide film 3 directly in contact with the lower portion of the active layer of the semiconductor thin film 4 is made of inorganic silane gas. Since the decomposed SiO 2 is used, the problem of carbon-based impurities can be avoided. Further, the gate oxide film 3x consisting TEOS-SiO 2 of the middle layer with has excellent step coverage with respect to the gate electrode 1, the withstand voltage of the entire gate insulating film because it has a dense composition is improved.
【0023】図5は、第1実施形態、第2実施形態又は
第3実施形態に係る薄膜トランジスタを用いたアクティ
ブマトリクス型液晶表示装置の一例を示す。図示する様
に、本表示装置は一対の絶縁基板101,102と両者
の間に保持された電気光学物質103とを備えたパネル
構造を有する。電気光学物質103としては液晶材料が
広く用いられている。下側の絶縁基板101には画素ア
レイ部104と駆動回路部とが集積形成されている。駆
動回路部は垂直駆動回路105と水平駆動回路106と
に分かれている。また、絶縁基板101の周辺部上端に
は外部接続用の端子部107が形成されている。端子部
107は配線108を介して垂直駆動回路105及び水
平駆動回路106に接続している。画素アレイ部104
には行状のゲート配線109と列状の信号配線110が
形成されている。両配線の交差部には画素電極111と
これを駆動する薄膜トランジスタ112が形成されてい
る。薄膜トランジスタ112のゲート電極は対応するゲ
ート配線109に接続され、ドレイン領域は対応する画
素電極111に接続され、ソース領域は対応する信号配
線110に接続している。ゲート配線109は垂直駆動
回路105に接続する一方、信号配線110は水平駆動
回路106に接続している。画素電極111をスイッチ
ング駆動する薄膜トランジスタ112及び垂直駆動回路
105と水平駆動回路106に含まれる薄膜トランジス
タは、本発明に従って作成されたものである。即ち、半
導体薄膜は非単結晶性のシリコンからなり、これらを上
下から保持する絶縁層は何れもフラットバンド電圧の絶
対値が2V以下に制御されている。この薄膜トランジス
タはホットエレクトロンの悪影響を受けにくい為、特に
LDD構造を採用することなく信頼性を維持できる。従
って、垂直駆動回路105や水平駆動回路106に薄膜
トランジスタを用いる場合、LDD構造を採用する必要
がなくなり充分なオン電流を確保することが可能であ
る。なお、フラットバンド電圧はアルミニウム電極とシ
リコン基板(n型)との間にSiO2 を挟んだMIS構
造で測定される。SiO2 を両側からアルミニウム電極
とシリコン基板で挟んだ場合、SiO2 の膜質に依存し
て電位差が生じる。この電位差を打ち消す為に必要な印
加電圧をフラットバンド電圧と呼んでいる。従って、フ
ラットバンド電圧はSiO2 の膜質(欠陥密度)を示す
指標であり、ひいては膜の緻密性を表わしている。フラ
ットバンド電圧の絶対値が0に近い程膜質が良いとされ
ている。因みに、SiH4 を用いた通常のプラズマCV
D法で作成したSiO2膜のフラットバンド電圧の絶対
値は2Vを超え、20V程度までになることがある。FIG. 5 shows an example of an active matrix type liquid crystal display device using the thin film transistors according to the first, second or third embodiment. As illustrated, the display device has a panel structure including a pair of insulating substrates 101 and 102 and an electro-optical material 103 held between the pair of insulating substrates 101 and 102. As the electro-optic material 103, a liquid crystal material is widely used. On the lower insulating substrate 101, a pixel array section 104 and a drive circuit section are integrally formed. The drive circuit section is divided into a vertical drive circuit 105 and a horizontal drive circuit 106. Further, a terminal portion 107 for external connection is formed at an upper end of a peripheral portion of the insulating substrate 101. The terminal portion 107 is connected to a vertical drive circuit 105 and a horizontal drive circuit 106 via a wiring 108. Pixel array unit 104
, A row-shaped gate wiring 109 and a column-shaped signal wiring 110 are formed. A pixel electrode 111 and a thin film transistor 112 for driving the pixel electrode 111 are formed at the intersection of the two wires. The gate electrode of the thin film transistor 112 is connected to the corresponding gate wiring 109, the drain region is connected to the corresponding pixel electrode 111, and the source region is connected to the corresponding signal wiring 110. The gate wiring 109 is connected to the vertical driving circuit 105, while the signal wiring 110 is connected to the horizontal driving circuit 106. The thin film transistor 112 for switching and driving the pixel electrode 111 and the thin film transistors included in the vertical drive circuit 105 and the horizontal drive circuit 106 are formed according to the present invention. That is, the semiconductor thin film is made of non-single-crystal silicon, and the absolute value of the flat band voltage of each of the insulating layers holding these from above and below is controlled to 2 V or less. Since the thin film transistor is hardly affected by hot electrons, the reliability can be maintained without adopting the LDD structure. Therefore, when a thin film transistor is used for the vertical drive circuit 105 and the horizontal drive circuit 106, it is not necessary to employ an LDD structure, and a sufficient on-current can be secured. The flat band voltage is measured with a MIS structure in which SiO 2 is interposed between an aluminum electrode and a silicon substrate (n-type). When SiO 2 is sandwiched between an aluminum electrode and a silicon substrate from both sides, a potential difference occurs depending on the film quality of SiO 2 . The applied voltage required to cancel this potential difference is called a flat band voltage. Therefore, the flat band voltage is an index indicating the quality (defect density) of the film of SiO 2 , and further indicates the denseness of the film. It is said that the closer the absolute value of the flat band voltage is to 0, the better the film quality. Incidentally, a normal plasma CV using SiH 4
The absolute value of the flat band voltage of the SiO 2 film formed by the method D may exceed 2 V and may be up to about 20 V.
【0024】図6は、比較例として作成した薄膜トラン
ジスタのVGS/IDS特性を示すグラフである。
(a)はnチャネル型薄膜トランジスタの特性を示し、
(b)はpチャネル型薄膜トランジスタの特性を表わし
ている。何れのグラフも、横軸にゲート/ソース間電圧
VGSを取り、縦軸にドレイン/ソース間電流IDSを
取ってある。又、パラメータとしてドレイン/ソース間
電圧VDSを5V及び10Vに設定してある。この比較
例はボトムゲート構造であり、半導体薄膜の活性層を上
下からTEOS−SiO2 で保持している。グラフから
明らかな様に、nチャネル型薄膜トランジスタでは閾電
圧が大幅にエンハンスメント方向にシフトし、pチャネ
ル型薄膜トランジスタでは閾電圧が大幅にデプレッショ
ン方向にシフトしている。FIG. 6 is a graph showing VGS / IDS characteristics of a thin film transistor prepared as a comparative example.
(A) shows the characteristics of an n-channel thin film transistor;
(B) shows the characteristics of the p-channel thin film transistor. In each graph, the horizontal axis represents the gate-source voltage VGS, and the vertical axis represents the drain-source current IDS. The drain / source voltage VDS is set to 5 V and 10 V as a parameter. This comparative example has a bottom gate structure, in which an active layer of a semiconductor thin film is held by TEOS-SiO 2 from above and below. As is clear from the graph, the threshold voltage of the n-channel thin film transistor is largely shifted in the enhancement direction, and the threshold voltage of the p-channel thin film transistor is largely shifted in the depletion direction.
【0025】これに対し、図7は本発明に係る薄膜トラ
ンジスタのVGS/IDS特性を表わしている。(a)
はnチャネル型薄膜トランジスタの特性を示し、(b)
はpチャネル型薄膜トランジスタの特性を表わしてい
る。比較例と異なり、下部絶縁層はTEOS−SiO2
に代えてSiH4 の分解により生成したSiO2 を用
い、且つレーザアニールにより緻密化されている。グラ
フから明らかな様に、閾電圧の顕著なシフトは見られな
い。活性層下部に接する下部絶縁層を無機系シランガス
の分解生成で成膜したため、有機系シランガスで問題と
なるSiO2 表面の不純物汚染がない為である。活性層
の上部には有機系シランガスを分解した高品質のSiO
2 を用いているので、ホットキャリアに対する耐圧も大
幅に向上し、高信頼性を確保できる。FIG. 7 shows the VGS / IDS characteristics of the thin film transistor according to the present invention. (A)
Indicates the characteristics of an n-channel thin film transistor, and (b)
Represents the characteristics of the p-channel thin film transistor. Unlike the comparative example, the lower insulating layer is TEOS-SiO 2
Instead of using SiO 2 generated by decomposition of SiH 4 , and densified by laser annealing. As is clear from the graph, no remarkable shift of the threshold voltage is observed. This is because the lower insulating layer in contact with the lower portion of the active layer was formed by decomposition of an inorganic silane gas, so that there was no impurity contamination on the SiO 2 surface which would be a problem with the organic silane gas. On top of the active layer, high quality SiO decomposed organic silane gas
Since 2 is used, the withstand voltage against hot carriers is greatly improved, and high reliability can be secured.
【0026】図8は本発明に係る薄膜トランジスタの製
造方法の第4実施形態を示す工程図である。なお、本実
施形態では便宜上nチャネル型の薄膜トランジスタの製
造方法を示すが、pチャネル型でも不純物種(ドーパン
ト種)を変えるだけで全く同様である。ここでは、ボト
ムゲート構造の薄膜トランジスタの製造方法を示す。ま
ず(a)に示す様に、ガラスなどからなる絶縁基板0の
上にAl,Ta,Mo,W,Cr,Cu又はこれらの合
金を100乃至200nmの厚みで形成し、パタニング
してゲート電極1に加工する。FIG. 8 is a process chart showing a fourth embodiment of the method for manufacturing a thin film transistor according to the present invention. In this embodiment, a method of manufacturing an n-channel thin film transistor is described for convenience, but the same applies to a p-channel thin film transistor only by changing the impurity species (dopant species). Here, a method for manufacturing a thin film transistor having a bottom gate structure is described. First, as shown in (a), Al, Ta, Mo, W, Cr, Cu or an alloy thereof is formed on an insulating substrate 0 made of glass or the like to a thickness of 100 to 200 nm, and is patterned to form a gate electrode 1. Process into
【0027】次いで(b)に示す様に、ゲート電極1の
上にゲート絶縁膜を形成する。本実施形態では、ゲート
絶縁膜はゲート窒化膜2(SiNx )/ゲート酸化膜3
(SiO2 )の二層構造を用いた。ゲート窒化膜2はS
iH4 ガスとNH3 ガスの混合物を原料気体として用
い、プラズマCVD法(PCVD法)で成膜した。な
お、プラズマCVDに代えて常圧CVDあるいは減圧C
VDを用いてもよい。本実施形態では、ゲート窒化膜2
を50nmの厚みで堆積した。ゲート窒化膜2の成膜に
連続して、ゲート酸化膜3を約200nmの厚みで成膜
する。更にゲート酸化膜3の上に連続的に非晶質シリコ
ンからなる半導体薄膜4を約30乃至80nmの厚みで
成膜した。二層構造のゲート絶縁膜と非晶質半導体薄膜
4は成膜チャンバの真空系を破らず連続成膜した。以上
の成膜でプラズマCVD法を用いた場合には、400乃
至450℃の温度で窒素雰囲気中1時間程度加熱処理を
行ない、非晶質半導体薄膜4に含有されていた水素を放
出する。所謂脱水素アニールを行なう。なお上述した工
程では、下部絶縁層を構成するゲート酸化膜3は無機系
シランガス(SiH4 、Si2 H6 など)を分解して成
膜している。これに代えて、スパッタ法あるいは蒸着法
によりSiO2 を堆積してもよい。但し、SiO2 の成
膜に有機系シランガスを用いた場合、膜の表層部に不純
物が残留し、これがトランジスタの特性シフトを引き起
こす恐れがあるので、好ましくない。Next, a gate insulating film is formed on the gate electrode 1 as shown in FIG. In the present embodiment, the gate insulating film is a gate nitride film 2 (SiN x ) / gate oxide film 3
A (SiO 2 ) two-layer structure was used. The gate nitride film 2 is made of S
A film was formed by a plasma CVD method (PCVD method) using a mixture of iH 4 gas and NH 3 gas as a source gas. It should be noted that, instead of plasma CVD, normal pressure CVD or reduced pressure C
VD may be used. In the present embodiment, the gate nitride film 2
Was deposited to a thickness of 50 nm. Subsequent to the formation of the gate nitride film 2, a gate oxide film 3 is formed with a thickness of about 200 nm. Further, a semiconductor thin film 4 made of amorphous silicon was continuously formed on the gate oxide film 3 to a thickness of about 30 to 80 nm. The two-layered gate insulating film and the amorphous semiconductor thin film 4 were continuously formed without breaking the vacuum system of the film forming chamber. When the plasma CVD method is used for the above film formation, heat treatment is performed in a nitrogen atmosphere at a temperature of 400 to 450 ° C. for about 1 hour to release hydrogen contained in the amorphous semiconductor thin film 4. A so-called dehydrogenation anneal is performed. In the above-described steps, the gate oxide film 3 constituting the lower insulating layer is formed by decomposing an inorganic silane gas (such as SiH 4 or Si 2 H 6 ). Instead, SiO 2 may be deposited by a sputtering method or an evaporation method. However, when an organic silane gas is used for forming SiO 2 , impurities remain on the surface layer of the film, which may cause a shift in transistor characteristics, which is not preferable.
【0028】ここで、薄膜トランジスタのVthを制御
する目的で、Vthイオンインプランテーションを必要
に応じて行なう。本例では、B+をドーズ量が1×10
12乃至6×1012/cm2 程度でイオン注入した。この
Vthイオンインプランテーションでは620nm幅に
整形されたイオンのラインビームを用いた。次いで、レ
ーザ光50を照射し、非晶質半導体薄膜4を結晶化す
る。レーザ光50としてはエキシマレーザビームを用い
ることができる。所謂レーザアニールは600℃以下の
プロセス温度で半導体薄膜を結晶化する為の有力な手段
である。本実施例では、パルス状に励起され且つ矩形状
又は帯状に整形されたレーザ光50を非晶質半導体薄膜
4に照射して結晶化を行なう。なお、場合によってはレ
ーザアニールに代えて固相成長法を用いてもよい。この
後、半導体薄膜を各薄膜トランジスタの素子領域に合わ
せてパタニングする。Here, for the purpose of controlling Vth of the thin film transistor, Vth ion implantation is performed as necessary. In this example, the dose of B + is 1 × 10
Ions are implanted at 12 to 6 × 10 12 / cm 2 approximately. In this Vth ion implantation, a line beam of ions shaped to a width of 620 nm was used. Next, the amorphous semiconductor thin film 4 is crystallized by irradiation with a laser beam 50. An excimer laser beam can be used as the laser beam 50. So-called laser annealing is an effective means for crystallizing a semiconductor thin film at a process temperature of 600 ° C. or lower. In the present embodiment, crystallization is performed by irradiating the amorphous semiconductor thin film 4 with a laser beam 50 excited in a pulse shape and shaped into a rectangular shape or a band shape. In some cases, a solid phase growth method may be used instead of laser annealing. After that, the semiconductor thin film is patterned according to the element region of each thin film transistor.
【0029】(c)に示す様に、前工程で結晶化された
多結晶半導体薄膜5の上に例えばプラズマCVD法でS
iO2 を約100nm乃至300nmの厚みで形成す
る。本例では、通常のシランガスSH4 と酸素ガスをプ
ラズマ分解してSiO2 を堆積した。より好ましくは、
SiO2 の形成には有機系シランガスであるTEOSを
用いることもできる。RFが10乃至30MHzで基板
温度が300乃至450℃の条件でTEOSの分解によ
りSiO2 を成膜することができる。TEOS−SiO
2 膜は緻密な組成を有する。このTEOS技術と後述す
るRTA技術を組み合わせることにより、極めて緻密な
SiO2 膜を形成できる為、ホットキャリア耐圧を顕著
に改善可能である。As shown in FIG. 1C, the polycrystalline semiconductor thin film 5 crystallized in the previous step is formed on the polycrystalline semiconductor thin film 5 by, for example, plasma CVD.
iO 2 is formed with a thickness of about 100 nm to 300 nm. In this example, normal silane gas SH 4 and oxygen gas were plasma-decomposed to deposit SiO 2 . More preferably,
For forming SiO 2 , TEOS which is an organic silane gas can be used. SiO 2 can be formed by decomposition of TEOS under the conditions of RF of 10 to 30 MHz and substrate temperature of 300 to 450 ° C. TEOS-SiO
The two films have a dense composition. By combining the TEOS technique and the RTA technique described later, an extremely dense SiO 2 film can be formed, so that the hot carrier breakdown voltage can be remarkably improved.
【0030】この様にして成膜されたSiO2 を所定の
形状にパタニングしてエッチングストッパー膜6に加工
する。この場合、裏面露光技術を用いてゲート電極1と
整合する様にエッチングストッパー膜6をパタニングし
ている。エッチングストッパー膜6の直下に位置する多
結晶半導体薄膜5の部分はチャネル領域Chとして保護
される。前述した様に、チャネル領域Chには予めVt
hイオンインプランテーションによりB+イオンが比較
的低ドーズ量で注入されている。続いて、エッチングス
トッパー膜6をマスクとしてイオンドーピングにより不
純物(例えばP+イオン)を半導体薄膜5に注入し、L
DD領域を形成する。この時のドーズ量は、例えば6×
1012 乃至5×1013/cm2 である。更にストッパ
ー膜6及びその両側のLDD領域を被覆する様にフォト
レジストをパタニング形成した後、これをマスクとして
不純物(例えばP+イオン)を高濃度で注入し、ソース
領域S及びドレイン領域Dを形成する。不純物注入に
は、例えばイオンドーピング(イオンシャワー)を用い
ることができる。これは質量分離を掛けることなく電界
加速で不純物を注入するものであり、本実施例では1×
1015/cm2 程度のドーズ量で不純物を注入し、ソー
ス領域S及びドレイン領域Dを形成した。なお、図示し
ないが、pチャネルの薄膜トランジスタを形成する場合
には、nチャネル型薄膜トランジスタの領域をフォトレ
ジストで被覆した後、不純物をP+イオンからB+イオ
ンに切り換えドーズ量1×1015/cm2 程度でイオン
ドーピングすればよい。なお、ここでは質量分離型のイ
オンインプランテーション装置を用いて不純物を注入し
てもよい。The thus formed SiO 2 is patterned into a predetermined shape and processed into an etching stopper film 6. In this case, the etching stopper film 6 is patterned so as to be aligned with the gate electrode 1 using a backside exposure technique. The portion of the polycrystalline semiconductor thin film 5 located immediately below the etching stopper film 6 is protected as a channel region Ch. As described above, Vt is previously stored in the channel region Ch.
B + ions are implanted at a relatively low dose by the h ion implantation. Subsequently, impurities (for example, P + ions) are implanted into the semiconductor thin film 5 by ion doping using the etching stopper film 6 as a mask.
A DD region is formed. The dose at this time is, for example, 6 ×
It is 10 12 to 5 × 10 13 / cm 2 . Further, after a photoresist is formed by patterning so as to cover the stopper film 6 and the LDD regions on both sides thereof, impurities (for example, P + ions) are implanted at a high concentration using the photoresist as a mask to form a source region S and a drain region D. . For impurity implantation, for example, ion doping (ion shower) can be used. This is to implant impurities by electric field acceleration without applying mass separation. In this embodiment, 1 ×
Impurities were implanted at a dose of about 10 15 / cm 2 to form a source region S and a drain region D. Although not shown, in the case of forming a p-channel thin film transistor, the impurity is switched from P + ions to B + ions after covering the region of the n-channel thin film transistor with a photoresist, and the dose is about 1 × 10 15 / cm 2. Ion doping. Here, the impurities may be implanted using a mass separation type ion implantation apparatus.
【0031】この後RTA60により、多結晶半導体薄
膜5に注入された不純物を活性化する。従来、活性化処
理にはエキシマレーザを用いたレーザ活性化アニールが
行なわれていた。本実施形態ではこれに代えて急速加熱
法(RTA)を用いて不純物の活性化を行なっている。
RTA60は紫外線領域の波長を持つ光を多結晶半導体
薄膜5に短時間照射することにより不純物の活性化を行
なうものである。RTAは加熱温度の均一性に優れる
為、LDD領域の電気抵抗ばらつきが抑えられ、スルー
プットもエキシマレーザを用いたレーザ活性化アニール
より速いという利点がある。レーザ活性化アニールでは
エキシマレーザのパルスを走査しながらガラス基板に照
射するのに対し、RTAではアークランプから放射した
紫外線を極短時間(例えば1秒程度)瞬間的にガラス基
板に照射して、多結晶半導体薄膜5を急速加熱する。Thereafter, the impurities implanted into polycrystalline semiconductor thin film 5 are activated by RTA 60. Conventionally, laser activation annealing using an excimer laser has been performed for the activation process. In the present embodiment, the impurity is activated by using a rapid heating method (RTA) instead.
The RTA 60 activates impurities by irradiating the polycrystalline semiconductor thin film 5 with light having a wavelength in the ultraviolet region for a short time. Since the RTA has excellent heating temperature uniformity, there is an advantage that variation in electric resistance in the LDD region is suppressed and throughput is faster than laser activation annealing using an excimer laser. In the laser activation annealing, the glass substrate is irradiated while scanning the pulse of the excimer laser, whereas in the RTA, the ultraviolet light emitted from the arc lamp is instantaneously irradiated on the glass substrate for a very short time (for example, about 1 second). The polycrystalline semiconductor thin film 5 is rapidly heated.
【0032】RTAは以上の利点に加え、500℃以上
のプロセス温度が可能になる為、SiO2 からなる絶縁
層を緻密化でき、これによりホットキャリア耐圧を改善
できるという大きな利点を持っている。半導体薄膜に注
入された不純物の活性化処理でRTAを用いれば、多結
晶半導体薄膜5を上下から挟むエッチングストッパー膜
6及びゲート酸化膜3を同時に緻密化することができ
る。ホットキャリア耐圧の向上の為には、多結晶半導体
薄膜5を上下から挟むSiO2 膜を同時に緻密化するこ
とが必要不可欠である。RTA活性化工程により、Si
O2 が緻密化した為、SiO2 膜のエッチレートがエキ
シマレーザ活性化の場合に比較し30乃至50%低下し
た。エッチレートは膜質を表わす指標となり、その値が
低い程膜質が緻密になっている。In addition to the above advantages, the RTA has a great advantage that a process temperature of 500 ° C. or more can be performed, so that the insulating layer made of SiO 2 can be densified, thereby improving the hot carrier breakdown voltage. If RTA is used in the activation process of the impurities implanted in the semiconductor thin film, the etching stopper film 6 and the gate oxide film 3 sandwiching the polycrystalline semiconductor thin film 5 from above and below can be simultaneously densified. In order to improve the hot carrier breakdown voltage, it is indispensable to simultaneously densify the SiO 2 films sandwiching the polycrystalline semiconductor thin film 5 from above and below. By RTA activation process, Si
Due to the densification of O 2, the etch rate of the SiO 2 film was reduced by 30 to 50% as compared with the case of excimer laser activation. The etch rate is an index indicating the film quality, and the lower the value, the denser the film quality.
【0033】最後に(d)に示す様に、SiO2 を約2
00nmの厚みで成膜し、層間絶縁膜7とする。層間絶
縁膜7の形成後、SiNx をプラズマCVD法で約20
0乃至400nm成膜し、パシベーション膜(キャップ
膜)8とする。この段階で窒素ガス又はフォーミングガ
ス中又は真空中雰囲気下で350℃程度の加熱処理を1
時間行ない、層間絶縁膜7に含まれる水素原子を半導体
薄膜5中に拡散させる。この後、コンタクトホールを開
口し、Mo,Alなどを200乃至400nmの厚みで
スパッタした後、所定の形状にパタニングして配線電極
9に加工する。更に、アクリル樹脂などからなる平坦化
層10を1μm程度の厚みで塗布した後コンタクトホー
ルを開口する。平坦化層10の上にITOやIXOなど
からなる透明導電膜をスパッタした後、所定の形状にパ
タニングして画素電極11に加工する。[0033] As shown in the last (d), the the SiO 2 about 2
The interlayer insulating film 7 is formed with a thickness of 00 nm. After the formation of the interlayer insulating film 7, SiN x is applied for about 20
A film having a thickness of 0 to 400 nm is formed as a passivation film (cap film) 8. At this stage, a heat treatment of about 350 ° C. is performed in a nitrogen gas, a forming gas, or a vacuum atmosphere.
The hydrogen atoms contained in the interlayer insulating film 7 are diffused into the semiconductor thin film 5 for a while. Thereafter, a contact hole is opened, and Mo, Al, or the like is sputtered with a thickness of 200 to 400 nm, and then patterned into a predetermined shape to process the wiring electrode 9. Further, after a flattening layer 10 made of an acrylic resin or the like is applied with a thickness of about 1 μm, a contact hole is opened. After a transparent conductive film made of ITO, IXO, or the like is sputtered on the flattening layer 10, it is patterned into a predetermined shape and processed into the pixel electrode 11.
【0034】図9は、上述した急速加熱法に用いるRT
A装置を示している。RTAは波長が240乃至400
nmの紫外光を瞬間的(約1秒)にガラスなどからなる
絶縁基板0に照射することにより、基板自体にダメージ
を与えることなく高温熱処理(500乃至700℃)を
可能にする技術である。図示する様に、絶縁基板0は赤
外線ランプなどからなる赤外線加熱器71乃至73が配
されたゾーン1〜ゾーン3で段階的に予備加熱(徐熱)
される。この予備加熱では絶縁基板0は例えば400℃
程度まで熱せられる。この絶縁基板0を10乃至25m
m/sec程度の速度で搬送し、上下をXeアークラン
プ81で挟まれたRTAユニットに送り込む。各アーク
ランプ81は反射板82でカバーされているとともに、
その近傍には放射温度計83が配されている。ガラスな
どからなる絶縁基板0に形成された半導体薄膜はアーク
ランプ81から発した紫外光を吸収し、1秒間程の間に
500乃至700℃まで加熱される。RTAユニット通
過後、絶縁基板0はやはり赤外線加熱器74が配された
冷却用のゾーン4に搬送され、ここで除冷される。プロ
セス温度はRTAユニットの直前及び直後に配された放
射温度計83で測定する。RTAのプロセス温度は、R
TAユニット内のXeアークランプ81の出力(パワ
ー)、予熱処理ゾーンに配された赤外線加熱器71乃至
73のパワー、絶縁基板0の搬送速度の3つのパラメー
タで決まる。RTAの条件は、使用するガラス材料の材
質、ガラスの板厚、基板サイズ等により最適パラメータ
が異なる。最適条件から外れると、絶縁基板0内での温
度勾配が大きくなり、絶縁基板0の熱収縮を招いたりす
る。本例では、実験の為RTAを用いた活性化処理は、
温度を530,590,620,680℃の4条件に設
定して行なった。これらの温度は、RTAユニットの近
傍に配された放射温度計83で測定したものである。FIG. 9 shows the RT used in the rapid heating method described above.
A device is shown. RTA has a wavelength of 240 to 400
This is a technology that enables high-temperature heat treatment (500 to 700 ° C.) without damaging the substrate itself by irradiating ultraviolet light of nm instantaneously (about 1 second) to the insulating substrate 0 made of glass or the like. As shown in the figure, the insulating substrate 0 is preheated gradually (gradual heating) in zones 1 to 3 in which infrared heaters 71 to 73, such as infrared lamps, are arranged.
Is done. In this preheating, the insulating substrate 0 is, for example, 400 ° C.
Heated to a degree. This insulating substrate 0 is 10 to 25 m
The sheet is conveyed at a speed of about m / sec, and sent to an RTA unit sandwiched between Xe arc lamps 81 at the top and bottom. Each arc lamp 81 is covered with a reflector 82,
A radiation thermometer 83 is provided in the vicinity thereof. The semiconductor thin film formed on the insulating substrate 0 made of glass or the like absorbs ultraviolet light emitted from the arc lamp 81 and is heated to 500 to 700 ° C. in about one second. After passing through the RTA unit, the insulating substrate 0 is transported to the cooling zone 4 where the infrared heater 74 is also arranged, where it is cooled. The process temperature is measured by a radiation thermometer 83 disposed immediately before and immediately after the RTA unit. The process temperature of RTA is R
It is determined by three parameters: the output (power) of the Xe arc lamp 81 in the TA unit, the power of the infrared heaters 71 to 73 arranged in the pre-heating zone, and the transfer speed of the insulating substrate 0. The optimum conditions for the RTA vary depending on the material of the glass material used, the thickness of the glass, the size of the substrate, and the like. If the optimum conditions are not satisfied, the temperature gradient in the insulating substrate 0 becomes large, and the insulating substrate 0 may be thermally contracted. In this example, the activation process using RTA for the experiment
The temperature was set to four conditions of 530, 590, 620 and 680 ° C. These temperatures are measured by the radiation thermometer 83 arranged near the RTA unit.
【0035】図10は、図9に示したRTA装置の温度
プロファイルを示す模式的なグラフである。図示する様
に、ゾーン1では基板が300℃程度まで徐熱され、ゾ
ーン2では350℃程度まで徐熱され、RTAユニット
の直前に位置するゾーン3では400℃乃至450℃ま
で加熱される。場合によって、ゾーン1とゾーン2を一
つのステージで構成することもある。ゾーン3を通過
後、絶縁基板0はRTAユニットで瞬間的に550℃乃
至600℃まで加熱される。その後、ゾーン4に移行し
除冷が行なわれる。FIG. 10 is a schematic graph showing a temperature profile of the RTA apparatus shown in FIG. As shown in the drawing, the substrate is gradually heated to about 300 ° C. in zone 1, gradually heated to about 350 ° C. in zone 2, and heated to 400 ° C. to 450 ° C. in zone 3 located immediately before the RTA unit. In some cases, zone 1 and zone 2 may be configured as one stage. After passing through the zone 3, the insulating substrate 0 is instantaneously heated to 550 ° C. to 600 ° C. by the RTA unit. Thereafter, the process proceeds to zone 4 where cooling is performed.
【0036】本発明により薄膜トランジスタのホットキ
ャリア耐圧は大幅に向上しており、それを図11に示
す。図11のグラフを説明する為、まずホットキャリア
耐圧の測定方法を示す。ホットキャリアは薄膜トランジ
スタのサブスレッショルド領域で顕著に発生する。測定
に用いた薄膜トランジスタはゲート幅が20μmでゲー
ト長が7μmである。この場合、ゲート電圧Vgsが0
V乃至8V程度で、且つドレイン電圧Vdsが15V程
度の駆動条件にて、ホットキャリアが発生しやすい。ホ
ットキャリアによる劣化が生じている場合、ソース/ド
レイン方向をストレス印加時とは反転させてオン電流を
測定すると、反転前に比較しオン電流の減少が観測され
る。そこでまずVds=15Vで固定し、Vgs=15
Vを5秒印加し、この後ソース/ドレイン方向を反転さ
せてオン電流を測定する。続いてVds=15Vを固定
したまま、同一サンプルについてVgsを10Vに落
し、5秒ストレスを与えた後同様のオン電流測定を行な
う。以下、同一サンプルについてVds=15Vに固定
したまま、Vgsを7.5V,5Vとホットキャリアの
発生しやすい条件に近づけてストレスを与え、ソース/
ドレイン方向を反転させてオン電流を測定する。図11
はこの様な測定により得られたnチャネル型薄膜トラン
ジスタのホットキャリア劣化を示す。縦軸はソース/ド
レイン反転前のオン電流を1とした場合の、反転後のオ
ン電流値である。この値が1に近い程ホットキャリア耐
圧が高く、信頼性が高いことを意味する。図11から明
らかな様に、Refで示す従来のレーザ活性化による薄
膜トランジスタの場合、ホットキャリアストレスが弱い
Vgs=15Vの条件においてさえ既に劣化が始まって
いることが分かる。これに対し、本発明に従って処理さ
れた薄膜トランジスタではRTAの温度が530℃で、
Refよりもホットキャリア耐圧は改善され、RTA温
度が上がるにつれホットキャリア耐圧は劇的に向上する
ことが分かる。図11のグラフから、RTA温度は50
0℃以上は必要で、590℃以上が望ましいことも分か
る。According to the present invention, the hot carrier withstand voltage of the thin film transistor is greatly improved, as shown in FIG. In order to explain the graph of FIG. 11, first, a method of measuring the hot carrier breakdown voltage will be described. Hot carriers are significantly generated in a subthreshold region of the thin film transistor. The thin film transistor used for the measurement has a gate width of 20 μm and a gate length of 7 μm. In this case, the gate voltage Vgs is 0
Under driving conditions of about V to 8 V and a drain voltage Vds of about 15 V, hot carriers are easily generated. In the case where deterioration due to hot carriers has occurred, when the on-current is measured with the source / drain direction reversed from that at the time of stress application, a decrease in the on-current is observed compared to before the inversion. Therefore, first, Vds is fixed at 15 V, and Vgs = 15
V is applied for 5 seconds, after which the source / drain direction is reversed and the on-current is measured. Subsequently, with Vds = 15 V fixed, Vgs is reduced to 10 V for the same sample, and a similar on-current measurement is performed after applying a stress for 5 seconds. Hereinafter, with the same sample fixed at Vds = 15 V, Vgs was applied to the condition of 7.5 V, 5 V close to the condition where hot carriers easily occur, and a stress was applied to the source / source.
The on-current is measured with the drain direction reversed. FIG.
Indicates the hot carrier deterioration of the n-channel thin film transistor obtained by such a measurement. The vertical axis represents the on-current value after inversion when the on-current before source / drain inversion is set to 1. The closer this value is to 1, the higher the hot carrier breakdown voltage and the higher the reliability. As is clear from FIG. 11, in the case of the conventional laser-activated thin film transistor indicated by Ref, deterioration has already started even under the condition of Vgs = 15 V where the hot carrier stress is weak. On the other hand, in the thin film transistor processed according to the present invention, the temperature of RTA is 530 ° C.,
It can be seen that the hot carrier withstand voltage is improved as compared with Ref, and the hot carrier withstand voltage dramatically increases as the RTA temperature increases. From the graph of FIG. 11, the RTA temperature is 50
It is also understood that 0 ° C. or higher is necessary and 590 ° C. or higher is desirable.
【0037】図12は、本発明に係る薄膜トランジスタ
の製造方法の第5実施形態を示す工程図である。第4実
施形態と異なり、本実施形態はトップゲート構造の薄膜
トランジスタを作成している。まず(a)に示す様に、
絶縁基板0の上にバッファ層となる二層の下地膜6a,
6bをプラズマCVD法により連続成膜する。一層目の
下地膜6aはSiNx からなり、その膜厚は100乃至
200nmである。又、二層目の下地膜6bはSiO2
からなり、その膜厚は同じく100nm乃至200nm
である。ここでも第四実施形態と同様に、バッファ層の
SiO2 膜は無機系シランガス(SiH4 ,Si2 H6
など)を分解して成膜することが好ましい。あるいは、
スパッタ法や蒸着法によりSiO2 を堆積してもよい。
このSiO2 からなる下地膜6bの上に非晶質シリコン
からなる半導体薄膜4を約30乃至80nmの厚みでプ
ラズマCVD法もしくはLPCVD法により成膜する。
非晶質シリコンからなる半導体薄膜4の成膜にプラズマ
CVD法を用いた場合には、膜中の水素を脱離させる為
に、窒素雰囲気中で400℃乃至450℃1時間程度の
アニールを行なう。次いでレーザ光50を照射して非晶
質シリコンを結晶化させ多結晶シリコンに転換する。FIG. 12 is a process chart showing a fifth embodiment of the method for manufacturing a thin film transistor according to the present invention. Unlike the fourth embodiment, this embodiment forms a thin film transistor having a top gate structure. First, as shown in (a),
On an insulating substrate 0, a two-layer base film 6a serving as a buffer layer,
6b is continuously formed by a plasma CVD method. The first underlayer 6a is made of SiN x and has a thickness of 100 to 200 nm. The second base film 6b is made of SiO 2
And the film thickness is also 100 nm to 200 nm.
It is. Here, similarly to the fourth embodiment, the SiO 2 film of the buffer layer is formed of an inorganic silane gas (SiH 4 , Si 2 H 6).
, Etc.) to form a film. Or,
SiO 2 may be deposited by a sputtering method or an evaporation method.
A semiconductor thin film 4 made of amorphous silicon is formed on the base film 6b made of SiO 2 by plasma CVD or LPCVD to a thickness of about 30 to 80 nm.
When the plasma CVD method is used to form the semiconductor thin film 4 made of amorphous silicon, annealing is performed at 400 ° C. to 450 ° C. for about 1 hour in a nitrogen atmosphere in order to desorb hydrogen in the film. . Then, the amorphous silicon is crystallized by irradiation with a laser beam 50 to be converted into polycrystalline silicon.
【0038】続いて(b)に示す様に多結晶シリコンに
転換された半導体薄膜5をアイランド状にパタニングす
る。この上に、プラズマCVD法、常圧CVD法、減圧
CVD法、ECR−CVD法、スパッタ法などでSiO
2 を50乃至400nm成長させ、ゲート絶縁膜3とす
る。好ましくは、このゲート絶縁膜3はTEOSガスを
用いたプラズマCVD法で成膜したSiO2 が望まし
い。ここで必要ならば、前述した様にVthイオンイン
プランテーションを行ない、B+イオンを例えばドーズ
量0.5×1012乃至4×1012/cm2 程度で半導体
薄膜5に注入する。この場合の加速電圧は80KeV程
度である。なお、このVthイオンインプランテーショ
ンはゲート絶縁膜3の成膜前に行なってもよい。Vth
イオンインプランテーションでは620mm幅に整形さ
れたラインビームを用いた。次いでゲート絶縁膜3の上
にAl,Ti,Mo,W,Ta,ドープト多結晶シリコ
ンなど、あるいはこれらの合金を200乃至800nm
の厚みで成膜し、所定の形状にパタニングしてゲート電
極1に加工する。次いでP+イオンを質量分離を用いた
イオン注入法で半導体薄膜5に注入し、LDD領域を設
ける。このイオン注入はゲート電極1をマスクとして絶
縁基板0の全面に対して行なう。ドーズ量は6×1012
乃至5×1013/cm2 である。なお、ゲート電極1の
直下に位置するチャネル領域Chは保護されており、V
thイオンインプランテーションで予め注入されたB+
イオンがそのまま保持されている。LDD領域に対する
イオン注入後、ゲート電極1とその周囲を被覆する様に
レジストパタンを形成し、P+イオンを質量非分離型の
イオンシャワードーピング法で高濃度に注入し、ソース
領域S及びドレイン領域Dを形成する。この場合のドー
ズ量は例えば1×1015/cm2 程度である。ドーピン
グガスには水素希釈の20%PH3 ガスを用いた。CM
OS回路を形成する場合には、pチャネル薄膜トランジ
スタ用のレジストパタンを形成後、ドーピングガスを5
%乃至20%のB2 H6 /H2 ガス系に切り換え、ドー
ズ量1×1015乃至3×1015/cm2 程度でイオン注
入すればよい。なお、ソース領域S及びドレイン領域D
の形成は質量分離型のイオン注入装置を用いてもよい。
この後、半導体薄膜5に注入されたドーパントの活性化
処理となる。この活性化処理は第4実施形態と同様に、
RTA60を用いることで、バッファ層を構成する下地
膜6bとゲート酸化膜3を同時に緻密化できる。即ち、
多結晶シリコンからなる半導体薄膜5を上下から挟むS
iO2 膜を同時に緻密化することができる。Subsequently, the semiconductor thin film 5 converted into polycrystalline silicon is patterned in an island shape as shown in FIG. On top of this, SiO 2 is formed by plasma CVD, normal pressure CVD, low pressure CVD, ECR-CVD, sputtering, etc.
2 is grown to 50 to 400 nm to form a gate insulating film 3. Preferably, the gate insulating film 3 is made of SiO 2 formed by a plasma CVD method using TEOS gas. If necessary, Vth ion implantation is performed as described above, and B + ions are implanted into the semiconductor thin film 5 at a dose of, for example, about 0.5 × 10 12 to 4 × 10 12 / cm 2 . The acceleration voltage in this case is about 80 KeV. This Vth ion implantation may be performed before the gate insulating film 3 is formed. Vth
In the ion implantation, a line beam shaped to a width of 620 mm was used. Next, on the gate insulating film 3, Al, Ti, Mo, W, Ta, doped polycrystalline silicon, or the like, or an alloy thereof is 200 to 800 nm.
The gate electrode 1 is formed by patterning into a predetermined shape. Next, P + ions are implanted into the semiconductor thin film 5 by an ion implantation method using mass separation to provide an LDD region. This ion implantation is performed on the entire surface of the insulating substrate 0 using the gate electrode 1 as a mask. The dose is 6 × 10 12
To 5 × 10 13 / cm 2 . Note that the channel region Ch located immediately below the gate electrode 1 is protected, and V
B + implanted in advance by th ion implantation
The ions are kept as they are. After ion implantation into the LDD region, a resist pattern is formed so as to cover the gate electrode 1 and the periphery thereof, and P + ions are implanted at a high concentration by a mass non-separable ion shower doping method to form a source region S and a drain region D. To form The dose in this case is, for example, about 1 × 10 15 / cm 2 . A 20% PH 3 gas diluted with hydrogen was used as a doping gas. CM
In the case of forming an OS circuit, a resist pattern for a p-channel thin film transistor is formed, and then a doping gas is applied for 5 minutes.
% To 20% B 2 H 6 / H 2 gas system, and ion implantation may be performed at a dose of about 1 × 10 15 to 3 × 10 15 / cm 2 . Note that the source region S and the drain region D
May be formed using a mass separation type ion implantation apparatus.
Thereafter, the activation process of the dopant injected into the semiconductor thin film 5 is performed. This activation process is similar to the fourth embodiment,
By using the RTA 60, the base film 6b and the gate oxide film 3 constituting the buffer layer can be densified simultaneously. That is,
S sandwiching the semiconductor thin film 5 made of polycrystalline silicon from above and below
The iO 2 film can be densified at the same time.
【0039】最後に(c)に示す様に、ゲート電極1を
被覆する様にPSGなどからなる層間絶縁膜7を成膜す
る。この層間絶縁膜7の成膜後、SiNx をプラズマC
VD法で約200乃至400nm堆積しパシベーション
膜(キャップ膜)8とする。この段階で窒素ガス中35
0℃の温度下1時間程度アニールし、層間絶縁膜7に含
有された水素を半導体薄膜5中に拡散させる。この後コ
ンタクトホールを開口する。更にパシベーション膜8の
上にAl−Siなどをスパッタリングで成膜した後所定
の形状にパタニングして配線電極9に加工する。更にア
クリル樹脂などからなる平坦化層10を約1μmの厚み
で塗工後、これにコンタクトホールを開口する。平坦化
層10の上にITOやIXOなどからなる透明導電膜を
スパッタリングし、所定の形状にパタニングして画素電
極11に加工する。Finally, as shown in (c), an interlayer insulating film 7 made of PSG or the like is formed so as to cover the gate electrode 1. After the formation of the interlayer insulating film 7, SiN x is plasma C
A passivation film (cap film) 8 is deposited by VD to a thickness of about 200 to 400 nm. At this stage, 35
Anneal at a temperature of 0 ° C. for about 1 hour to diffuse hydrogen contained in the interlayer insulating film 7 into the semiconductor thin film 5. Thereafter, a contact hole is opened. Further, Al-Si or the like is formed on the passivation film 8 by sputtering, and then patterned into a predetermined shape to process the wiring electrode 9. Further, a flattening layer 10 made of an acrylic resin or the like is applied with a thickness of about 1 μm, and a contact hole is opened in this. A transparent conductive film made of ITO, IXO, or the like is sputtered on the flattening layer 10, patterned into a predetermined shape, and processed into the pixel electrode 11.
【0040】[0040]
【発明の効果】以上説明したように、本発明の第一側面
によれば、薄膜トランジスタは、高品質のSiO2 から
なる絶縁層が上下から活性層に接している為、ホットキ
ャリアの悪影響を抑制することができ、LDD構造の様
な手段を用いなくても信頼性の高い薄膜トランジスタを
得ることができる。即ち、薄膜トランジスタのオン電流
を低下させることなく信頼性の向上を図ることが可能に
なり、複雑な集積回路構成を必要とする液晶ディスプレ
イの周辺回路にも薄膜トランジスタを応用することがで
き、ガラスなどの絶縁基板上に形成される大規模なシス
テムの実現に大きく貢献できる。As described above, according to the first aspect of the present invention, in the thin film transistor, since the insulating layer made of high quality SiO 2 is in contact with the active layer from above and below, the adverse effect of hot carriers is suppressed. Thus, a highly reliable thin film transistor can be obtained without using a means such as an LDD structure. That is, the reliability can be improved without lowering the on-current of the thin film transistor, and the thin film transistor can be applied to a peripheral circuit of a liquid crystal display that requires a complicated integrated circuit configuration. This can greatly contribute to the realization of a large-scale system formed on an insulating substrate.
【0041】又本発明の第二側面によれば、半導体薄膜
に注入された不純物を急速加熱法により活性化すること
で、下部絶縁層及び上部絶縁層を同時に緻密化してい
る。上下絶縁層の緻密化によりホットキャリア耐圧が向
上し、信頼性の大幅な向上が望める。このことにより、
周辺回路に用いているnチャネル型薄膜トランジスタの
LDD領域を省略可能化もしくは短縮化でき、薄膜トラ
ンジスタのオン電流の増大化が図れる。従って周辺駆動
回路の高速化などの性能向上にも寄与するところ大であ
る。According to the second aspect of the present invention, the lower insulating layer and the upper insulating layer are simultaneously densified by activating the impurities implanted in the semiconductor thin film by the rapid heating method. The densification of the upper and lower insulating layers improves the hot carrier breakdown voltage, and can greatly improve reliability. This allows
The LDD region of the n-channel thin film transistor used in the peripheral circuit can be omitted or shortened, and the on-current of the thin film transistor can be increased. Therefore, it greatly contributes to performance improvement such as speeding up of the peripheral drive circuit.
【図1】本発明に係る薄膜トランジスタの第1実施形態
を示す部分断面図である。FIG. 1 is a partial sectional view showing a first embodiment of a thin film transistor according to the present invention.
【図2】第1実施形態に係る薄膜トランジスタの製造方
法を示す工程図である。FIG. 2 is a process chart showing a method for manufacturing a thin film transistor according to the first embodiment.
【図3】本発明に係る薄膜トランジスタの第2実施形態
の製造方法を示す工程図である。FIG. 3 is a process chart showing a method for manufacturing a thin film transistor according to a second embodiment of the present invention.
【図4】本発明に係る薄膜トランジスタの第3実施形態
を示す部分断面図である。FIG. 4 is a partial sectional view showing a third embodiment of the thin film transistor according to the present invention.
【図5】本発明の応用例であるアクティブマトリクス型
液晶表示装置の一例を示す斜視図である。FIG. 5 is a perspective view showing an example of an active matrix type liquid crystal display device which is an application example of the present invention.
【図6】比較例に係る薄膜トランジスタのゲート電圧/
ドレイン電流特性を示すグラフである。FIG. 6 shows a gate voltage /
4 is a graph showing drain current characteristics.
【図7】本発明に係る薄膜トランジスタのゲート電圧/
ドレイン電流特性を示すグラフである。FIG. 7 shows the gate voltage / of the thin film transistor according to the present invention.
4 is a graph showing drain current characteristics.
【図8】本発明に係る薄膜トランジスタの製造方法の第
4実施形態を示す工程図である。FIG. 8 is a process chart showing a fourth embodiment of the method for manufacturing a thin film transistor according to the present invention.
【図9】本発明の実施に用いられる急速加熱装置を示す
概念図である。FIG. 9 is a conceptual diagram showing a rapid heating device used for carrying out the present invention.
【図10】図9に示した急速加熱装置の温度プロファイ
ルを示すグラフである。FIG. 10 is a graph showing a temperature profile of the rapid heating device shown in FIG.
【図11】本発明に従って製造された薄膜トランジスタ
のホットキャリア耐圧を示すグラフである。FIG. 11 is a graph showing a hot carrier breakdown voltage of a thin film transistor manufactured according to the present invention.
【図12】本発明に係る薄膜トランジスタの製造方法の
第5実施形態を示す工程図である。FIG. 12 is a process chart showing a fifth embodiment of the method for manufacturing a thin film transistor according to the present invention.
0・・・絶縁基板、1・・・ゲート電極、2・・・ゲー
ト窒化膜、3・・・ゲート酸化膜、5・・・半導体薄
膜、6・・・エッチングストッパー膜、7・・・層間絶
縁膜、8・・・パシベーション膜、9・・・配線電極、
10・・・平坦化層、11・・・画素電極、20・・・
絶縁基板、21・・・対向電極、22・・・電気光学物
質0: insulating substrate, 1: gate electrode, 2: gate nitride film, 3: gate oxide film, 5: semiconductor thin film, 6: etching stopper film, 7: interlayer Insulating film, 8 ... passivation film, 9 ... wiring electrode,
10 ... flattening layer, 11 ... pixel electrode, 20 ...
Insulating substrate, 21: counter electrode, 22: electro-optical material
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 29/78 627G 627A ──────────────────────────────────────────────────の Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code FI H01L 29/78 627G 627A
Claims (13)
半導体薄膜と、該活性層の下面側に接して形成された下
部絶縁層と、該活性層の上面側に接して形成された上部
絶縁層と、該下部絶縁層又は上部絶縁層を介して該半導
体薄膜に重ねられたゲート電極とを含む積層構造を有し
600℃以下のプロセス温度で絶縁基板上に形成される
薄膜トランジスタであって、 前記下部絶縁層は無機系シラン化合物の分解により生成
したSiO2 からなり、前記上部絶縁層は有機系シラン
化合物の分解により生成したSiO2 からなることを特
徴とする薄膜トランジスタ。1. A semiconductor thin film including an active layer made of non-single-crystal silicon, a lower insulating layer formed in contact with a lower surface side of the active layer, and an upper insulating layer formed in contact with an upper surface side of the active layer. A thin film transistor formed on an insulating substrate at a process temperature of 600 ° C. or lower, having a stacked structure including a layer and a gate electrode superposed on the semiconductor thin film via the lower insulating layer or the upper insulating layer, The thin film transistor according to claim 1, wherein the lower insulating layer is made of SiO 2 generated by decomposing an inorganic silane compound, and the upper insulating layer is made of SiO 2 generated by decomposing an organic silane compound.
物の分解により生成したSiO2 からなる層の下側に、
有機系シラン化合物の分解により生成したSiO2 の層
を含むことを特徴とする請求項1記載の薄膜トランジス
タ。2. The method according to claim 1, wherein the lower insulating layer is provided under a layer made of SiO 2 generated by decomposition of the inorganic silane compound.
2. The thin film transistor according to claim 1, comprising a layer of SiO 2 formed by decomposition of an organic silane compound.
のプラズマ分解によって450℃以下の温度で成膜され
たSiO2 からなることを特徴とする請求項1記載の薄
膜トランジスタ。3. The thin film transistor according to claim 1, wherein the upper insulating layer is made of SiO 2 formed at a temperature of 450 ° C. or less by plasma decomposition of an organic silane compound.
たレーザアニールにより結晶化されており、半導体薄膜
の下方に位置する前記下部絶縁層はレーザアニールの影
響を受けて膜質が改善されていることを特徴とする請求
項1記載の薄膜トランジスタ。4. The semiconductor thin film is crystallized by laser annealing using laser light irradiation, and the lower insulating layer located below the semiconductor thin film is affected by the laser annealing to improve the film quality. The thin film transistor according to claim 1, wherein:
薄膜との間に介在する下地酸化膜であり、前記ゲート電
極は上部絶縁層からなるゲート酸化膜を介して該半導体
薄膜の上方に位置するトップゲート構造であることを特
徴とする請求項1記載の薄膜トランジスタ。5. The lower insulating layer is a base oxide film interposed between the insulating substrate and the semiconductor thin film, and the gate electrode is located above the semiconductor thin film via a gate oxide film formed of an upper insulating layer. 2. The thin film transistor according to claim 1, wherein the thin film transistor has a top gate structure.
置するエッチングストッパー膜であり、前記ゲート電極
は下部絶縁層からなるゲート酸化膜を介して該半導体薄
膜の下方に位置するボトムゲート構造であることを特徴
とする請求項1記載の薄膜トランジスタ。6. The bottom gate structure wherein said upper insulating layer is an etching stopper film located on said semiconductor thin film and said gate electrode is located below said semiconductor thin film via a gate oxide film comprising a lower insulating layer. The thin film transistor according to claim 1, wherein
の絶縁基板と該間隙に保持された電気光学物質とからな
り、一方の絶縁基板には画素電極とこれを駆動する薄膜
トランジスタとが形成され、他方の絶縁基板には対向電
極が形成されている表示装置であって、 前記薄膜トランジスタは、非単結晶シリコンからなる活
性層を含む半導体薄膜と、該活性層の下面側に接して形
成された下部絶縁層と、該活性層の上面側に接して形成
された上部絶縁層と、該下部絶縁層又は上部絶縁層を介
して該半導体薄膜に重ねられたゲート電極とを含む積層
構造を有し600℃以下のプロセス温度で絶縁基板上に
形成され、 前記下部絶縁層は無機系シラン化合物の分解により生成
したSiO2 からなり、前記上部絶縁層は有機系シラン
化合物の分解により生成したSiO2 からなることを特
徴とする表示装置。7. A pair of insulating substrates joined to each other via a predetermined gap and an electro-optic material held in the gap, and one of the insulating substrates is formed with a pixel electrode and a thin film transistor for driving the pixel electrode. A display device in which a counter electrode is formed on the other insulating substrate, wherein the thin film transistor is formed in contact with a semiconductor thin film including an active layer made of non-single-crystal silicon and a lower surface side of the active layer. It has a laminated structure including a lower insulating layer, an upper insulating layer formed in contact with the upper surface side of the active layer, and a gate electrode stacked on the semiconductor thin film via the lower insulating layer or the upper insulating layer. 600 ° C. is formed on an insulating substrate in the following process temperature, the lower insulating layer is made of SiO 2 produced by the decomposition of the inorganic silane compound, the upper insulating layer raw by the decomposition of the organic silane compound Display device characterized by comprising a SiO 2 was.
半導体薄膜と、該活性層の下面側に接して形成された下
部絶縁層と、該活性層の上面側に接して形成された上部
絶縁層と、該下部絶縁層又は上部絶縁層を介して該半導
体薄膜に重ねられたゲート電極とを含む積層構造を有し
600℃以下のプロセス温度で絶縁基板上に形成される
薄膜トランジスタの製造方法であって、 無機系シラン化合物を分解してSiO2 を該絶縁基板上
に堆積し該下部絶縁層を形成する工程と、 該下部絶縁層の上に重ねて該半導体薄膜を形成する工程
と、 レーザ光を照射して該半導体薄膜を結晶化すると同時に
該下部絶縁層を改質する工程と、 有機系シラン化合物を分解してSiO2 を該半導体薄膜
上に堆積し該上部絶縁層を形成する工程とを含むことを
特徴とする薄膜トランジスタの製造方法。8. A semiconductor thin film including an active layer made of non-single-crystal silicon, a lower insulating layer formed in contact with a lower surface of the active layer, and an upper insulating layer formed in contact with an upper surface of the active layer. A thin film transistor having a layered structure including a layer and a gate electrode superposed on the semiconductor thin film via the lower insulating layer or the upper insulating layer and formed on an insulating substrate at a process temperature of 600 ° C. or lower. A step of decomposing an inorganic silane compound and depositing SiO 2 on the insulating substrate to form the lower insulating layer; a step of forming the semiconductor thin film over the lower insulating layer; Irradiating light to crystallize the semiconductor thin film and simultaneously modify the lower insulating layer; and decomposing an organic silane compound and depositing SiO 2 on the semiconductor thin film to form the upper insulating layer. And characterized by including A method of manufacturing a thin film transistor.
半導体薄膜と、該活性層の下面側に接して形成された下
部絶縁層と、該活性層の上面側に接して形成された上部
絶縁層と、該下部絶縁層又は上部絶縁層を介して該半導
体薄膜に重ねられたゲート電極とを含む積層構造を有し
600℃以下のプロセス温度で絶縁基板上に形成される
薄膜トランジスタの製造方法であって、 SiO2 を該絶縁基板上に堆積し該下部絶縁層を形成す
る下部堆積工程と、 該下部絶縁層の上に重ねて該半導体薄膜を形成する成膜
工程と、 該半導体薄膜に不純物を選択的に注入して薄膜トランジ
スタのソース領域及びドレイン領域を形成する注入工程
と、 SiO2 を該半導体薄膜上に堆積し該上部絶縁層を形成
する上部堆積工程と該注入された不純物を急速加熱法に
より活性化するとともに該下部絶縁層及び上部絶縁層を
同時に緻密化する急速加熱工程とを行なうことを特徴と
する薄膜トランジスタの製造方法。9. A semiconductor thin film including an active layer made of non-single-crystal silicon, a lower insulating layer formed in contact with a lower surface of the active layer, and an upper insulating layer formed in contact with an upper surface of the active layer. A thin film transistor having a layered structure including a layer and a gate electrode superposed on the semiconductor thin film via the lower insulating layer or the upper insulating layer and formed on an insulating substrate at a process temperature of 600 ° C. or lower. A lower deposition step of depositing SiO 2 on the insulating substrate to form the lower insulating layer; a film forming step of forming the semiconductor thin film overlying the lower insulating layer; Implanting step of forming a source region and a drain region of a thin film transistor by selectively implanting SiO 2 , an upper depositing step of depositing SiO 2 on the semiconductor thin film to form the upper insulating layer, and rapidly heating the implanted impurities. To the law Ri rapid heating step and a method of manufacturing the thin film transistor and performing simultaneously densifying the said lower insulating layer and the upper insulating layer with activated.
物の分解法、スパッタ法又は蒸着法によりSiO2 を堆
積することを特徴とする請求項9記載の薄膜トランジス
タの製造方法。10. The method according to claim 9, wherein in the lower deposition step, SiO 2 is deposited by a decomposition method, a sputtering method, or a vapor deposition method of an inorganic silane compound.
物の分解法、スパッタ法又は蒸着法によりSiO2 を堆
積することを特徴とする請求項10記載の薄膜トランジ
スタの製造方法。11. The method for manufacturing a thin film transistor according to claim 10, wherein said upper deposition step also deposits SiO 2 by a method of decomposing an inorganic silane compound, a sputtering method or a vapor deposition method.
物を分解してSiO2 を堆積することを特徴とする請求
項10記載の薄膜トランジスタの製造方法。12. The method according to claim 10, wherein in the upper deposition step, SiO 2 is deposited by decomposing an organic silane compound.
00℃以上であることを特徴とする請求項9記載の薄膜
トランジスタの製造方法。13. The process according to claim 13, wherein said rapid heating step has a process temperature of 5.
The method according to claim 9, wherein the temperature is not lower than 00 ° C. 10.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP12528398A JPH11103070A (en) | 1997-08-01 | 1998-04-20 | Thin film transistor |
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JP9-220880 | 1997-08-01 | ||
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Country Status (1)
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---|---|
JP (1) | JPH11103070A (en) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001156295A (en) * | 1999-11-30 | 2001-06-08 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Manufacturing method for semiconductor device |
JP2016081981A (en) * | 2014-10-14 | 2016-05-16 | 株式会社日立製作所 | Semiconductor device and manufacturing method of the same |
CN111524978A (en) * | 2020-04-27 | 2020-08-11 | 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 | Thin film transistor |
Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04290442A (en) * | 1991-03-19 | 1992-10-15 | Seiko Epson Corp | Manufacture of semiconductor device |
JPH05188399A (en) * | 1992-01-16 | 1993-07-30 | Toshiba Corp | Array substrate for liquid crystal display device |
JPH0799317A (en) * | 1993-08-12 | 1995-04-11 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Thin film insulating gate type semiconductor device and manufacturing method thereof |
JPH07235490A (en) * | 1994-02-23 | 1995-09-05 | Sony Corp | Formation of polycrystalline silicon thin film and mos transistor channel |
JPH07258893A (en) * | 1994-03-17 | 1995-10-09 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Anodic oxide and anodizing method |
JPH08181302A (en) * | 1994-12-26 | 1996-07-12 | Sharp Corp | Semiconductor device and its manufacture as well as thin film transistor and its manufacture as well as liquid crystal display device |
JPH098311A (en) * | 1995-06-21 | 1997-01-10 | Hitachi Ltd | Method of manufacturing thin film semiconductor device and its structure |
JPH0936368A (en) * | 1995-07-19 | 1997-02-07 | Sony Corp | Manufacture of thin-film semiconductor device |
JPH0974201A (en) * | 1995-07-03 | 1997-03-18 | Sanyo Electric Co Ltd | Manufacture of thin film transistor, and liquid crystal display |
JPH0982981A (en) * | 1995-09-19 | 1997-03-28 | Sony Corp | Manufacture of thin-film semiconductor device |
JPH09172181A (en) * | 1995-12-15 | 1997-06-30 | Sony Corp | Fabrication of thin film semiconductor device |
JPH10294469A (en) * | 1997-02-24 | 1998-11-04 | Sanyo Electric Co Ltd | Manufacture of polycrystalline silicon film, manufacture of thin film transistor and annealing device therefor |
-
1998
- 1998-04-20 JP JP12528398A patent/JPH11103070A/en active Pending
Patent Citations (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH04290442A (en) * | 1991-03-19 | 1992-10-15 | Seiko Epson Corp | Manufacture of semiconductor device |
JPH05188399A (en) * | 1992-01-16 | 1993-07-30 | Toshiba Corp | Array substrate for liquid crystal display device |
JPH0799317A (en) * | 1993-08-12 | 1995-04-11 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Thin film insulating gate type semiconductor device and manufacturing method thereof |
JPH07235490A (en) * | 1994-02-23 | 1995-09-05 | Sony Corp | Formation of polycrystalline silicon thin film and mos transistor channel |
JPH07258893A (en) * | 1994-03-17 | 1995-10-09 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Anodic oxide and anodizing method |
JPH08181302A (en) * | 1994-12-26 | 1996-07-12 | Sharp Corp | Semiconductor device and its manufacture as well as thin film transistor and its manufacture as well as liquid crystal display device |
JPH098311A (en) * | 1995-06-21 | 1997-01-10 | Hitachi Ltd | Method of manufacturing thin film semiconductor device and its structure |
JPH0974201A (en) * | 1995-07-03 | 1997-03-18 | Sanyo Electric Co Ltd | Manufacture of thin film transistor, and liquid crystal display |
JPH0936368A (en) * | 1995-07-19 | 1997-02-07 | Sony Corp | Manufacture of thin-film semiconductor device |
JPH0982981A (en) * | 1995-09-19 | 1997-03-28 | Sony Corp | Manufacture of thin-film semiconductor device |
JPH09172181A (en) * | 1995-12-15 | 1997-06-30 | Sony Corp | Fabrication of thin film semiconductor device |
JPH10294469A (en) * | 1997-02-24 | 1998-11-04 | Sanyo Electric Co Ltd | Manufacture of polycrystalline silicon film, manufacture of thin film transistor and annealing device therefor |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001156295A (en) * | 1999-11-30 | 2001-06-08 | Semiconductor Energy Lab Co Ltd | Manufacturing method for semiconductor device |
JP2016081981A (en) * | 2014-10-14 | 2016-05-16 | 株式会社日立製作所 | Semiconductor device and manufacturing method of the same |
CN111524978A (en) * | 2020-04-27 | 2020-08-11 | 深圳市华星光电半导体显示技术有限公司 | Thin film transistor |
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