JPH11186552A - Manufacture of thin-film transistor - Google Patents
Manufacture of thin-film transistorInfo
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- JPH11186552A JPH11186552A JP34745297A JP34745297A JPH11186552A JP H11186552 A JPH11186552 A JP H11186552A JP 34745297 A JP34745297 A JP 34745297A JP 34745297 A JP34745297 A JP 34745297A JP H11186552 A JPH11186552 A JP H11186552A
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、非晶質または結晶
質シリコン薄膜を用いた薄膜トランジスタの製造方法に
関する。The present invention relates to a method of manufacturing a thin film transistor using an amorphous or crystalline silicon thin film.
【0002】[0002]
【従来の技術】以下、従来の結晶質半導体を半導体層と
して用いた薄膜トランジスタの例として、液晶表示装置
用に開発が進められているポリシリコン薄膜トランジス
タ(以下、「poly−SiTFT」と略記する)につ
いて、図面を用いて説明を行う。2. Description of the Related Art As an example of a conventional thin film transistor using a crystalline semiconductor as a semiconductor layer, a polysilicon thin film transistor (hereinafter abbreviated as "poly-SiTFT") being developed for a liquid crystal display device will be described below. This will be described with reference to the drawings.
【0003】近年薄膜トランジスタを用いた液晶表示装
置の分野では、高価な石英基板ではなく、安価なガラス
基板が使用可能な比較的低温(概ね600℃以下)で作
成できる多結晶シリコン薄膜トランジスタ(以下、「低
温poly−SiTFT」と略記する)が注目を集めて
いる。そこで以下では、例えば、「IEEE ELEC
TRON DEVICE LETTERS, Vol.
EDL−7, No.5(1986), p.p.2
76−378」に記載されている低温poly−SiT
FTを従来例として、図4を参照しながら簡単に説明す
る。In recent years, in the field of liquid crystal display devices using thin film transistors, polycrystalline silicon thin film transistors (hereinafter, referred to as “polycrystalline silicon thin film transistors” (hereinafter referred to as “600 ° C. or less”) capable of using an inexpensive glass substrate instead of an expensive quartz substrate can be used. Abbreviated as "low temperature poly-Si TFT"). Therefore, in the following, for example, “IEEE ELEC
TRON DEVICE LETTERS, Vol.
EDL-7, no. 5 (1986), p. p. 2
Low temperature poly-SiT described in "76-378"
An FT will be briefly described with reference to FIG.
【0004】この従来例の低温poly−SiTFTの
製造方法は、まず基板1上にバッファー層2となる60
0ÅのSi3N4を介して、500〜1000Åの非晶質
シリコン層3を全面に堆積後、エキシマレーザーを照射
して基板上の非晶質シリコン層3を局所的に加熱溶融し
て結晶化させる(図4(a))。次に結晶化によって得
られた多結晶シリコン層4上にゲ−ト絶縁層5として2
00ÅのSi3N4と1500ÅのSiO2層を形成す
る。そして、ゲ−ト電極6を6000ÅのMoを用いて
形成し、この状態でリンイオンを注入する(図4
(b))。その後、注入されたリンの活性化のために、
再びエキシマレーザ−を照射することによってソース領
域7及びドレイン領域8を形成する(図4(c))。そ
してコンタクトホール9を形成し、最後に3000Åの
Alを用いてソース電極10及びドレイン電極11を形
成する(図4(d))ことにより低温poy−SiTF
Tを作製している。In this conventional method of manufacturing a low-temperature poly-Si TFT, first, a buffer layer 2
After depositing an amorphous silicon layer 3 of 500 to 1000 ° on the entire surface through Si 3 N 4 of 0 °, the amorphous silicon layer 3 on the substrate is locally heated and melted by irradiating an excimer laser to crystallize. (FIG. 4A). Next, a gate insulating layer 5 is formed on the polycrystalline silicon layer 4 obtained by crystallization.
A 100% Si 3 N 4 and a 1500 ° SiO 2 layer are formed. Then, a gate electrode 6 is formed using Mo of 6000 °, and phosphorus ions are implanted in this state (FIG. 4).
(B)). Then, for activation of the injected phosphorus,
The source region 7 and the drain region 8 are formed by irradiating an excimer laser again (FIG. 4C). Then, a contact hole 9 is formed, and finally, a source electrode 10 and a drain electrode 11 are formed using 3000 ° Al (FIG. 4D), whereby a low-temperature poy-SiTF is formed.
T is made.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
図4に示した従来の低温poly−SiTFTを作製す
る場合、以下の課題が生じる。However, when the conventional low-temperature poly-Si TFT shown in FIG. 4 is manufactured, the following problems occur.
【0006】図4に示した例では、低温poly−Si
を形成するため、a−SiをプラズマCVDで堆積後、
XeClを用いたエキシマレーザーを照射して、局所的
に溶融し、結晶化させているわけであるが、溶融と固化
(結晶化)を行うことによってシリコンの体積および結
晶性等が変化しシリコン表面に凹凸が発生しまう。その
結果、この凹凸がTFTのキャリアの移動度やON電流
量に悪影響を及ぼす。そこで表面凹凸の少ない多結晶シ
リコン薄膜が望まれている。In the example shown in FIG. 4, low-temperature poly-Si
To form a, after depositing a-Si by plasma CVD,
An excimer laser using XeCl is irradiated to locally melt and crystallize, but the melting and solidification (crystallization) change the volume and crystallinity of the silicon and cause the silicon surface to change. Irregularities occur on the surface. As a result, the unevenness adversely affects the mobility of the carrier and the amount of ON current of the TFT. Therefore, a polycrystalline silicon thin film having less surface irregularities is desired.
【0007】これに対して、従来シリコン表面の凹凸を
無くす方法が提案されている。それは、非晶質シリコン
層表面をSiO2等で覆った状態でレーザーを照射して
結晶化を行う方法である。On the other hand, a method for eliminating irregularities on the silicon surface has been proposed. This is a method in which crystallization is performed by irradiating a laser while the surface of the amorphous silicon layer is covered with SiO 2 or the like.
【0008】しかしながら、このような方法では、凹凸
は減少するものの良好なTFT特性は得られていない。
その原因は、結晶化シリコンの凹凸が無くなる代わり
に、シリコンの結晶性が低下することにある。非晶質シ
リコンの表面が露出した状態でエキシマレーザーを照射
して結晶化を行うと、一旦溶融したシリコンが結晶化さ
れる際の結晶粒の成長がガラス基板側から発生すること
になる。このような粒成長過程を経て結晶化されたシリ
コン層の結晶性は、ガラス基板側とは逆側の露出した側
が良好となる。ここで、上記したように非晶質シリコン
層の表面をSiO 2で覆った状態でエキシマレーザーを
用いた結晶化を行うと、上記の粒成長は、ガラス基板側
からだけでなく、SiO2側からも発生してしまい、結
晶性に優れたシリコン層をトランジスタのキャリアが通
過する部分に形成することができない。However, in such a method, unevenness
However, good TFT characteristics have not been obtained.
The cause is instead of eliminating the unevenness of crystallized silicon
Another problem is that the crystallinity of silicon decreases. Amorphous
Excimer laser irradiation with the surface of the recon exposed
And crystallize the silicon once melted
That crystal grains grow from the glass substrate side
become. The silicon crystallized through such a grain growth process
The crystallinity of the concrete layer is the exposed side opposite to the glass substrate side
Is good. Here, as described above, amorphous silicon
The surface of the layer is SiO TwoExcimer laser covered with
When the used crystallization is performed, the above-mentioned grain growth occurs on the glass substrate side.
Not only from SiOTwoIt also occurs from the side,
Transistor carriers pass through a silicon layer with excellent crystallinity.
Can not be formed in the part where it passes.
【0009】そこで、本発明は上記の問題点に鑑み、ト
ランジスタのキャリアが通過する部分の結晶性を損なう
ことなく、しかも表面の凹凸が少ない多結晶シリコン層
を有する薄膜トランジスタの製造方法を提供することを
主たる目的とする。In view of the above problems, the present invention provides a method of manufacturing a thin film transistor having a polycrystalline silicon layer having less surface irregularities without impairing the crystallinity of a portion of the transistor through which carriers pass. Is the main purpose.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに本発明の薄膜トランジスタの製造方法は、基板上に
形成された非晶質シリコン層にエネルギービームを照射
して非晶質シリコン層を結晶化させて結晶質シリコン層
を形成した後、結晶質シリコン層の表面をエッチングし
て結晶質シリコン表面の凹凸を除去する構成となってい
る。In order to achieve the above object, a method for manufacturing a thin film transistor according to the present invention comprises the steps of: irradiating an amorphous silicon layer formed on a substrate with an energy beam; After crystallizing to form a crystalline silicon layer, the surface of the crystalline silicon layer is etched to remove irregularities on the crystalline silicon surface.
【0011】上記の構成によれば、結晶性を損なうこと
なく、結晶質シリコン層の表面の凹凸を無くすことがで
きる。[0011] According to the above configuration, it is possible to eliminate irregularities on the surface of the crystalline silicon layer without deteriorating the crystallinity.
【0012】また上記の構成において、結晶質シリコン
層の表面のエッチングを熱エネルギーを介した気相中で
の化学反応により行うと、プラズマを用いないため、シ
リコン層等へのダメージの発生を抑制することができ
る。In the above structure, when the etching of the surface of the crystalline silicon layer is performed by a chemical reaction in a gas phase through thermal energy, no plasma is used, so that the occurrence of damage to the silicon layer and the like is suppressed. can do.
【0013】さらに上記の構成において、エッチングさ
れた結晶質シリコン層の表面のダングリングボンドをF
原子によって終端すると、大気の酸素によるシリコン表
面の酸化等を抑制することができる。Further, in the above configuration, the dangling bond on the surface of the etched crystalline silicon layer is
Termination with atoms can suppress oxidation of the silicon surface due to atmospheric oxygen and the like.
【0014】また上記の構成において、結晶質シリコン
層の表面のエッチングを、少なくともClF3、Xe
F2、BrF3またはBrF5のいずれかを含む気体によ
って行うと、結晶性を損なうことなく、結晶質シリコン
層の表面の凹凸を無くすことと、大気の酸素によるシリ
コン表面の酸化等を抑制することを同時に達成すること
ができる。In the above structure, the surface of the crystalline silicon layer is etched by at least ClF 3 , Xe
When the treatment is performed using a gas containing any of F 2 , BrF 3, or BrF 5 , unevenness on the surface of the crystalline silicon layer is eliminated without impairing crystallinity, and oxidation of the silicon surface due to oxygen in the atmosphere is suppressed. Can be achieved at the same time.
【0015】[0015]
【発明の実施の形態】上記の目的を達成するために、本
発明者が様々に検討したところ、エキシマレーザーなど
のエネルギービームを照射による結晶化によって結晶質
シリコン層の表面に発生した凹凸を除去する方法とし
て、一旦形成されたシリコン表面の凹凸をエッチングに
より除去してやる(具体的には、熱エネルギーを介した
気相中での化学反応、例えば、F系ガスを用いて、主に
結晶の乱れを多く含んだ突起部分を選択的にエッチング
する)ことが極めて有用であることが判明した。なお、
この方法によれば、シリコン表面のシリコン原子のダン
グリングボンドをF原子で終端することができるため、
多結晶シリコン薄膜が大気にふれたときの自然酸化膜や
不純物の発生も防止できる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In order to achieve the above object, the present inventors have made various studies and found that irregularities generated on the surface of a crystalline silicon layer by crystallization by irradiation with an energy beam such as an excimer laser were removed. As a method of performing the etching, the unevenness on the silicon surface once formed is removed by etching (specifically, a chemical reaction in a gas phase via thermal energy, for example, mainly using a F-based gas to mainly disturb the crystal. It has been found that it is extremely useful to selectively etch a projection portion containing a large amount of In addition,
According to this method, dangling bonds of silicon atoms on the silicon surface can be terminated with F atoms,
Generation of a natural oxide film and impurities when the polycrystalline silicon thin film is exposed to the atmosphere can also be prevented.
【0016】(実施の形態1)そこで以下では本発明の
実施の形態における多結晶シリコン薄膜トランジスタの
製造方法(特に平坦な表面の多結晶シリコン薄膜の製造
方法)について、具体的に図1に示す工程断面図を参照
しながら順を追って説明する。(Embodiment 1) Hereinafter, a method of manufacturing a polycrystalline silicon thin film transistor (particularly, a method of manufacturing a polycrystalline silicon thin film having a flat surface) according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIG. The description will be made step by step with reference to the sectional views.
【0017】まず、ガラス基板中の不純物の拡散を防ぐ
ためのバッファー層2としてSiO 2膜を被着した基板
1(コ−ニング社製#1737ガラス)上に例えばシラ
ン(SiH4)を原料ガスとして用いたプラズマCVD
法により膜厚30〜150nmで、非晶質シリコン3
(以下a−Siと略記する)を形成する(図1
(a))。First, diffusion of impurities in a glass substrate is prevented.
As buffer layer 2 for TwoSubstrate with film
1 (# 1737 glass manufactured by Corning Incorporated)
(SiHFourCVD using) as source gas
Amorphous silicon 3
(Hereinafter abbreviated as a-Si) (FIG. 1)
(A)).
【0018】次に、エネルギービームとして例えば、X
eClエキシマレーザを照射することにより上記の非晶
質シリコンを結晶化して多結晶シリコン薄膜12aを得
る(図1(b))。このときの照射条件はa−Siの膜
厚や膜質などの条件にもよるが、エネルギー密度が15
0〜450mJ/cm2、照射回数が1〜500回の範
囲で行うことができる。この結晶化により多結晶シリコ
ン表面に高さ50nm程度の凹凸が発生する(図1
(b))。Next, as an energy beam, for example, X
The amorphous silicon is crystallized by irradiation with an eCl excimer laser to obtain a polycrystalline silicon thin film 12a (FIG. 1B). Irradiation conditions at this time depend on conditions such as a-Si film thickness and film quality.
The irradiation can be performed in the range of 0 to 450 mJ / cm 2 and the number of irradiations in the range of 1 to 500 times. Due to this crystallization, irregularities having a height of about 50 nm are generated on the polycrystalline silicon surface (FIG. 1).
(B)).
【0019】その後、この基板をエッチングチャンバー
(石英製)に挿入し、ClF3とN2の混合ガスを導入し
多結晶シリコン表面のエッチングを行う。なお、この混
合ガスにおいては、ClF3がエッチングガスであり、
N2は希釈ガスである。本実施の形態ではClF3を0.
1リットル/分、N2ガスを2リットル/分の流量で約
100℃に加熱されたチャンバー内に導入した。その結
果、表面の凹凸は減少しほぼ平坦な多結晶シリコン層1
2bが得られた(図1(c))。なお、温度は200℃
以下が好ましい。Thereafter, the substrate is inserted into an etching chamber (made of quartz), and a mixed gas of ClF 3 and N 2 is introduced to etch the polycrystalline silicon surface. In this mixed gas, ClF 3 is an etching gas,
N 2 is the diluent gas. In the present embodiment, ClF 3 is set to 0.1.
1 liter / minute, N 2 gas was introduced into the chamber heated to about 100 ° C. at a flow rate of 2 liter / minute. As a result, the surface irregularities are reduced, and the substantially flat polycrystalline silicon layer 1 is formed.
2b was obtained (FIG. 1 (c)). The temperature is 200 ° C
The following is preferred.
【0020】以上のような本実施の形態によれば、非晶
質シリコン層の結晶化の際の粒成長はガラス基板側から
のみ発生することになるため、露出している表面側(言
い換えれば凹凸が発生している側)の結晶性は良好であ
り、上記の方法によれば、そのごく表面の突起部分を除
去しているに過ぎないため、良好な結晶性を有し、か
つ、凹凸の無い結晶化シリコン層を形成することができ
る。According to the present embodiment as described above, since the grain growth during crystallization of the amorphous silicon layer occurs only from the glass substrate side, the exposed surface side (in other words, the exposed surface side) The crystallinity on the side where the irregularities are generated) is good, and according to the above method, only the very small projections on the surface are removed. A crystallized silicon layer free from defects can be formed.
【0021】また本実施の形態によれば、エッチングに
より表面の凹凸を除去しているわけであるが、その際に
は、結晶化されたシリコン層の表面を清浄化することも
可能となる。さらに、上記のようにFを用いてエッチン
グを行うと、シリコン層表面に存在するダングリングボ
ンドを終端することができるため、大気中の酸素による
シリコン表面の酸化等の反応を抑制することができる。According to the present embodiment, the irregularities on the surface are removed by etching. At this time, it is also possible to clean the surface of the crystallized silicon layer. Further, when etching is performed using F as described above, dangling bonds existing on the surface of the silicon layer can be terminated, so that reactions such as oxidation of the silicon surface due to oxygen in the atmosphere can be suppressed. .
【0022】また本実施の形態では、上記のように熱エ
ネルギーを介した気層中での化学反応を用いてエッチン
グを行っており、プラズマを用いたエッチングに比較す
ると基板等へのダメージが発生せず好ましいが、原理的
にはプラズマを用いたエッチングにより結晶化されたシ
リコン表面の凹凸を除去してもよい。In this embodiment, etching is performed by using a chemical reaction in a gas layer via thermal energy as described above, and damage to a substrate or the like occurs as compared with etching using plasma. Although not preferred, it is possible in principle to remove irregularities on the crystallized silicon surface by etching using plasma.
【0023】なお、本実施の形態では、プラズマCVD
法によるa−Siを用いたが、プラズマCVD以外の減
圧CVD法やスパッタ法等で形成しても良い。また、a
−Si以外にも微結晶シリコンや多結晶シリコンを出発
物質として用いてもよいし、例えばゲルマニウム(G
e)との化合物等を用いても良い。In this embodiment, plasma CVD is used.
Although a-Si is used by the method, it may be formed by a low pressure CVD method other than the plasma CVD method, a sputtering method, or the like. Also, a
In addition to -Si, microcrystalline silicon or polycrystalline silicon may be used as a starting material. For example, germanium (G
The compound with e) may be used.
【0024】また、本実施の形態ではエネルギービーム
として、XeClエキシマレーザーを用いたが他のAr
F、KrF等の他のエキシマレーザーやArレーザー等
でも良いし、電子ビームなどを用いることももちろん可
能である。In this embodiment, a XeCl excimer laser is used as an energy beam.
Other excimer lasers such as F and KrF, Ar lasers, and the like may be used, and it is of course possible to use an electron beam or the like.
【0025】また、実施の形態では結晶化されたシリコ
ン層の表面の凹凸を無くすエッチングに用いるガスとし
て、ClF3を用いたが、その他にXeF2またはBrF
3またはBrF5のいずれかを含む気体によってエッチン
グを行ってもよい。In this embodiment, ClF 3 is used as a gas used for etching for removing irregularities on the surface of the crystallized silicon layer. Alternatively, XeF 2 or BrF
Etching may be performed with a gas containing either 3 or BrF 5 .
【0026】(実施の形態2)図2は平坦化多結晶シリ
コン薄膜トランジスタの形成方法を説明するための工程
断面図であり、以下順を追って説明する。(Embodiment 2) FIG. 2 is a process sectional view for explaining a method of forming a flattened polycrystalline silicon thin film transistor, which will be described in the following order.
【0027】まず、ガラス基板中の不純物の拡散を防ぐ
ためのバッファー層2としてSiO 2膜を被着した基板
1(コ−ニング社製#1737ガラス)上に上記の実施
の形態1に示した方法で平坦化した多結晶シリコン薄膜
を形成する(図2(a))。そして、この多結晶シリコ
ン薄膜を通常のフォトリソ・エッチングで島状にパター
ニングした後、例えば、TEOS(Tetraethy
lorthosilicate:(C2H5O)4Si)
を原料ガスとして用いたプラズマCVD法でゲート絶縁
層5となるSiO2を100nmの厚みで全面に堆積す
る(図2(b))。First, diffusion of impurities in the glass substrate is prevented.
As buffer layer 2 for TwoSubstrate with film
1 on Corning # 1737 glass
Polycrystalline silicon thin film planarized by the method shown in Embodiment 1.
Is formed (FIG. 2A). And this polycrystalline silico
Pattern is formed into islands by normal photolithography and etching.
After performing the polishing, for example, TEOS (Tetraity
lorthosilicate: (CTwoHFiveO)FourSi)
Insulation by plasma CVD method using Pt as source gas
SiO to be layer 5TwoIs deposited on the entire surface with a thickness of 100 nm.
(FIG. 2B).
【0028】その後、例えばAlを用いてゲート電極6
を形成する。そして、水素希釈ホスフィン(PH3)の
プラズマを生成し、質量分離を行わずに加速電圧は70
kVで総ドーズ量は1×1015cm-2の条件で、イオン
ドーピングを行うことにより、ソース領域7とドレイン
領域8を形成する(図2(c))。なお、注入されたイ
オンの活性化に関しては、同時に注入された水素による
自己活性化によりアニールのような工程を付加しないこ
もできるが、より確実な活性化を図るため、400℃以
上でのアニールやエキシマレーザー照射やRTA(Ra
pid Thermal Anneal)による局所的
な加熱を行ってもよい。Thereafter, the gate electrode 6 is formed using, for example, Al.
To form Then, a plasma of hydrogen-diluted phosphine (PH 3 ) is generated, and the acceleration voltage is 70 without performing mass separation.
The source region 7 and the drain region 8 are formed by performing ion doping under the condition that the total dose is 1 × 10 15 cm −2 at kV (FIG. 2C). Regarding the activation of the implanted ions, a step such as annealing can be omitted by self-activation by simultaneously implanted hydrogen. However, in order to achieve more reliable activation, annealing at 400 ° C. or more is performed. Excimer laser irradiation and RTA (Ra
Local heating by pid Thermal Anneal) may be performed.
【0029】その後、TEOS(Tetraethyl
orthosilicate:(C 2H5O)4Si)を
原料ガスとして用いたプラズマCVD法でSiO2を層
間絶縁層14として全面に堆積し、次にコンタクト・ホ
−ル9を形成し、ソース電極10及び・ドレイン電極1
1として例えばアルミニウム(Al)をスパッタ法で堆
積し、その後フォトリソグラフィー・エッチングでパタ
ーン化することにより、poly−SiTFTが完成す
る(図2(d))。Thereafter, TEOS (Tetraethyl)
orthosilicate: (C TwoHFiveO)FourSi)
SiO 2 by plasma CVD method used as source gasTwoThe layer
Is deposited on the entire surface as an insulating layer 14, and then the contact hole
A source electrode 10 and a drain electrode 1
As an example, aluminum (Al) is deposited by sputtering.
And then pattern by photolithography etching.
To complete the poly-Si TFT.
(FIG. 2D).
【0030】図3は本実施の形態で作成した低温pol
y−SiTFTと出発物質に対して、エキシマレーザー
による結晶化は全く同じエネルギーと照射回数は行うも
のの、多結晶シリコン薄膜平坦化する工程を除いた従来
の低温poly−SiTFTの伝達特性を示している。
図3から明らかなように、シリコン表面の凹凸が無くな
ったことに起因して、ON電流が増加し、サブスレッシ
ョルドスイングも向上していることがわかる。尚、電界
効果移動度は従来の低温poly−SiTFTの場合に
は約130cm2/Vsecであるのに対し、本実施の
形態の方法で作成した低温poly−SiTFTは約1
80cm2/Vsecという高い値が得られた。FIG. 3 shows a low-temperature pol formed in this embodiment.
Excimer laser crystallization is performed on the y-Si TFT and the starting material at exactly the same energy and irradiation frequency, but shows the transfer characteristics of the conventional low-temperature poly-Si TFT except for the step of flattening the polycrystalline silicon thin film. .
As is clear from FIG. 3, the ON current increases and the sub-threshold swing is improved due to the elimination of the unevenness on the silicon surface. The field-effect mobility of the conventional low-temperature poly-Si TFT is about 130 cm 2 / Vsec, whereas the low-temperature poly-Si TFT formed by the method of the present embodiment is about 1 cm 2 / Vsec.
A high value of 80 cm 2 / Vsec was obtained.
【0031】なお、本実施の形態では、プラズマCVD
法によるa−Siを用いたが、プラズマCVD以外の減
圧CVD法やスパッタ法等で形成しても良い。また、出
発半導体材料としてa−Siを用いたが、多結晶シリコ
ンや微結晶シリコンでも可能であるし、他の材料、例え
ばゲルマニウムとの合金であるシリコン・ゲルマニウム
合金(SiGe)等を用いても良い。In this embodiment, the plasma CVD is used.
Although a-Si is used by the method, it may be formed by a low pressure CVD method other than the plasma CVD method, a sputtering method, or the like. Although a-Si is used as a starting semiconductor material, polycrystalline silicon or microcrystalline silicon is also possible, or other materials, for example, a silicon-germanium alloy (SiGe) which is an alloy with germanium, may be used. good.
【0032】また、本実施の形態では結晶化にXeCl
エキシマレーザーを用いたが他のArF、KrF等のエ
キシマレーザーやArレーザー等でも良いし、電子ビー
ムなどの他のエネルギービームを用いてもよいことは言
うまでもない。In this embodiment, XeCl is used for crystallization.
Although an excimer laser is used, other excimer lasers such as ArF and KrF, an Ar laser, and the like, and other energy beams such as an electron beam may be used.
【0033】また、結晶化以降において、水素プラズマ
にさらしたり水素アニールを行うことにより、多結晶シ
リコン3の粒界や粒内のトラップ準位を補償して結晶性
をあげる工程を付加することが望ましい。Further, after the crystallization, it is possible to add a step of increasing crystallinity by exposing to a hydrogen plasma or performing hydrogen annealing to compensate for a trap level in a grain boundary or in a grain of the polycrystalline silicon 3. desirable.
【0034】また、層間絶縁層12としてTEOSを用
いたプラズマCVD法によるSiO 2を用いたが、他の
方法例えばAP−CVD(Atmospheric P
ressure CVD)法によるSiO2やLTO
(Low Temperature Oxide)、E
CR−CVDによるSiO2等でも良いことは言うまで
もない。また、材料としても窒化シリコンや酸化タンタ
ル、酸化アルミニウム等も用いることができるし、これ
らの薄膜の積層構造をとっても良い。また、ゲート電極
7や、ソース電極14およびドレイン電極15の材料と
してAlを用いたがを用いたが、アルミニウム(A
l)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、クロム
(Cr)、チタン(Ti)等の金属またはそれらの合金
でも良いし、不純物を多量に含むpoly−Siやpo
ly−SiGe合金やITO等の透明導電層等でも良
い。Further, TEOS is used as the interlayer insulating layer 12.
SiO by plasma CVD method TwoWas used, but other
Methods such as AP-CVD (Atmospheric P
SiO by the pressure CVD methodTwoAnd LTO
(Low Temperature Oxide), E
SiO by CR-CVDTwoUntil it ’s good to say
Nor. Also, the material is silicon nitride or tantalum oxide.
Metal, aluminum oxide, etc.
A stacked structure of these thin films may be used. Also, the gate electrode
7 and the materials of the source electrode 14 and the drain electrode 15
Although aluminum was used, aluminum (A
l), tantalum (Ta), molybdenum (Mo), chromium
(Cr), metal such as titanium (Ti) or alloys thereof
However, poly-Si or po containing a large amount of impurities may be used.
A transparent conductive layer such as ly-SiGe alloy or ITO may be used.
No.
【0035】また、不純物としてはリンを用いたが、ア
クセプタとなるボロンや砒素等、ドナーとしてリン以外
のアルミニウム等を選択的に用いることによりPチャン
ネル及びNチャンネルトランジスタを選択的に作成し
て、CMOS回路を基板上につくり込むことも可能であ
ることも言うまでもない。Although phosphorus is used as an impurity, P-channel and N-channel transistors are selectively formed by selectively using boron or arsenic as an acceptor and aluminum or the like other than phosphorus as a donor. It goes without saying that a CMOS circuit can be formed on a substrate.
【0036】[0036]
【発明の効果】以上、説明を行なってきたように、本発
明の薄膜トランジスタの製造方法によれば、多結晶シリ
コン薄膜トランジスタにおける半導体層を形成するシリ
コンの表面の凹凸を無くすことができるため、結果とし
て、性能に優れた薄膜トランジスタを得ることができ
る。As described above, according to the method for manufacturing a thin film transistor of the present invention, the unevenness of the surface of the silicon forming the semiconductor layer in the polycrystalline silicon thin film transistor can be eliminated. Thus, a thin film transistor having excellent performance can be obtained.
【図1】本発明の実施の形態における薄膜トランジスタ
の多結晶シリコンの表面の平坦化工程断面図FIG. 1 is a cross-sectional view of a process of planarizing a surface of polycrystalline silicon of a thin film transistor according to an embodiment of the present invention.
【図2】本発明の実施の形態における薄膜トランジスタ
の製造工程断面図FIG. 2 is a cross-sectional view illustrating a manufacturing process of the thin film transistor according to the embodiment of the present invention.
【図3】本発明の実施の形態において形成された薄膜ト
ランジスタと従来の方法により形成された薄膜トランジ
スタの伝達特性を示す図FIG. 3 is a diagram showing transfer characteristics of a thin film transistor formed according to an embodiment of the present invention and a thin film transistor formed by a conventional method.
【図4】従来の薄膜トランジスタの製造工程断面図FIG. 4 is a sectional view of a manufacturing process of a conventional thin film transistor.
1 基板 2 バッファー層 3 a−Si 4 poly−Si 5 ゲート絶縁層 6 ゲート電極 7 ソース領域 8 ドレイン領域 9 コンタクトホール 10 ソース電極 11 ドレイン電極 12a poly−Si 12b poly−Si 12c poly−Si 13 酸化物または窒化物 14 層間絶縁層 REFERENCE SIGNS LIST 1 substrate 2 buffer layer 3 a-Si 4 poly-Si 5 gate insulating layer 6 gate electrode 7 source region 8 drain region 9 contact hole 10 source electrode 11 drain electrode 12 a poly-Si 12 b poly-Si 12 c poly-Si 13 oxide Or nitride 14 interlayer insulating layer
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 北川 雅俊 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Masatoshi Kitagawa 1006 Kadoma, Kadoma, Osaka Prefecture Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Claims (4)
ネルギービームを照射して前記非晶質シリコン層を結晶
化させて結晶質シリコン層を形成した後、前記結晶質シ
リコン層の表面をエッチングして前記結晶質シリコン表
面の凹凸を除去することを特徴とする薄膜トランジスタ
の製造方法。An amorphous silicon layer formed on a substrate is irradiated with an energy beam to crystallize the amorphous silicon layer to form a crystalline silicon layer, and then a surface of the crystalline silicon layer is formed. Etching of the surface of the crystalline silicon to remove irregularities on the surface of the crystalline silicon.
エネルギーを介した気相中での化学反応により行うこと
を特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタの製造
方法。2. The method according to claim 1, wherein the etching of the surface of the crystalline silicon layer is performed by a chemical reaction in a gas phase via thermal energy.
のダングリングボンドをF原子によって終端することを
特徴とする請求項1に記載の薄膜トランジスタの製造方
法。3. The method according to claim 1, wherein dangling bonds on the surface of the etched crystalline silicon layer are terminated by F atoms.
少なくともClF3、XeF2、BrF3またはBrF5の
いずれかを含む気体によって行うことを特徴とする請求
項1に記載の薄膜トランジスタの製造方法。4. The etching of the surface of the crystalline silicon layer,
At least ClF 3, XeF 2, BrF 3, or method of manufacturing a thin film transistor according to claim 1, characterized in that the gas containing one of BrF 5.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34745297A JPH11186552A (en) | 1997-12-17 | 1997-12-17 | Manufacture of thin-film transistor |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP34745297A JPH11186552A (en) | 1997-12-17 | 1997-12-17 | Manufacture of thin-film transistor |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
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JPH11186552A true JPH11186552A (en) | 1999-07-09 |
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ID=18390337
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JP34745297A Pending JPH11186552A (en) | 1997-12-17 | 1997-12-17 | Manufacture of thin-film transistor |
Country Status (1)
Country | Link |
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JP (1) | JPH11186552A (en) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1176633A2 (en) * | 2000-07-25 | 2002-01-30 | Kanto Kagaku Kabushiki Kaisha | Surface treatment solution for polysilicon film and method of treating the surface of polysilicon film using the same |
KR100606230B1 (en) * | 1999-08-19 | 2006-07-28 | 샤프 가부시키가이샤 | Method of Manufacturing Semiconductor Device |
KR100671212B1 (en) * | 1999-12-31 | 2007-01-18 | 엘지.필립스 엘시디 주식회사 | Polysilicon Forming Method |
US7262469B2 (en) | 2002-12-24 | 2007-08-28 | Sharp Kabushiki Kaisha | Semiconductor device and method for manufacturing the same |
-
1997
- 1997-12-17 JP JP34745297A patent/JPH11186552A/en active Pending
Cited By (5)
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EP1176633A3 (en) * | 2000-07-25 | 2003-10-29 | Kanto Kagaku Kabushiki Kaisha | Surface treatment solution for polysilicon film and method of treating the surface of polysilicon film using the same |
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