JPH0832080A - Semiconductor device and manufacture thereof - Google Patents
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- Thin Film Transistor (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は低濃度ドレイン領域(L
DD)を有する半導体装置の作製方法に関する。特に、
酸化物被膜に覆われたゲイト電極を有する薄膜トランジ
スタ(TFT)の作製方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a low concentration drain region (L
A method for manufacturing a semiconductor device having DD). In particular,
The present invention relates to a method for manufacturing a thin film transistor (TFT) having a gate electrode covered with an oxide film.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来より、アクティブマトリクス型の液
晶表示装置やイメージセンサー等の駆動の目的で、薄膜
トランジスタ(TFT)を形成することが知られてい
る。特に最近は、高速動作の必要から、非晶質珪素を活
性層に用いた非晶質珪素TFTにかわって、より移動度
の高い結晶珪素TFTが開発されている。2. Description of the Related Art It has been conventionally known to form a thin film transistor (TFT) for the purpose of driving an active matrix type liquid crystal display device, an image sensor or the like. In particular, recently, because of the need for high-speed operation, a crystalline silicon TFT having higher mobility has been developed in place of the amorphous silicon TFT using amorphous silicon for the active layer.
【0003】アクティブマトリクス型の液晶表示装置の
各画素領域に薄膜トランジスタを駆動素子として利用す
るには、薄膜トランジスタのOFF電流の値が小さいこ
とが必要とされる。OFF電流とは、薄膜トランジスタ
がOFFの状態において、ソース/ドレイン間に流れて
しまう電流のことである。このOFF電流の値が大きい
と、画素のに保持されている電荷が減少していってしま
い、所定の時間画面表示を保持できなくなってしまう。
OFF電流が生じてしまう原因は、活性層を構成する薄
膜半導体が多結晶構造や微結晶構造を有していることに
起因する。In order to use a thin film transistor as a driving element in each pixel region of an active matrix liquid crystal display device, it is necessary that the OFF current value of the thin film transistor is small. The OFF current is a current that flows between the source and the drain when the thin film transistor is OFF. When the value of the OFF current is large, the electric charge held in the pixel decreases, and the screen display cannot be held for a predetermined time.
The cause of the OFF current is that the thin film semiconductor forming the active layer has a polycrystalline structure or a microcrystalline structure.
【0004】例えばNチャネル型の薄膜トランジスタが
OFFの状態において、ゲイト電極には負の電圧が加え
られる。この場合、チャネル形成領域のゲイト絶縁膜と
接する領域はP型となる。従って、ソース/ドレイン間
においては、PN接合が形成され、電流はほとんど流れ
ないはずとなる。しかし、活性層が多結晶構造や微結晶
構造を有する珪素薄膜で構成される場合、結晶粒界を介
してのキャリア(電荷)の移動が生じてしまう。これは
OFF電流が生じてしまう原因である。For example, when the N-channel type thin film transistor is OFF, a negative voltage is applied to the gate electrode. In this case, the region of the channel formation region that is in contact with the gate insulating film is P-type. Therefore, a PN junction is formed between the source / drain and almost no current should flow. However, when the active layer is composed of a silicon thin film having a polycrystalline structure or a microcrystalline structure, carriers (charges) move through the crystal grain boundaries. This is the cause of the OFF current.
【0005】このようなOFF電流を小さくするための
構成として、LDD(ライトドープドレイン)構造やオ
フセットゲイト構造が知られている。これは、主にチャ
ネル形成領域とドレイン領域との界面およびその近傍に
おける電界強度を小さくし、その領域における結晶粒界
を介したキャリアの移動を抑制することを目的とするも
のである。An LDD (lightly doped drain) structure and an offset gate structure are known as a structure for reducing such an OFF current. This is mainly intended to reduce the electric field strength at the interface between the channel formation region and the drain region and in the vicinity thereof, and to suppress the movement of carriers through the crystal grain boundaries in that region.
【0006】しかし、公知の半導体集積回路技術とは異
なって、TFTには解決すべき問題が多く存在し、必要
とするLDD構造やオフセットゲイト構造を得ることは
困難であるという問題がある。特に、TFTをガラス基
板等の絶縁基板上に形成せんとする場合、基板が静電的
に帯電してしまうので、反応性イオン異方性エッチング
が十分機能せず、エッチングが不安定になってしまうと
いう問題がある。例えば、微細なパターンを制御性よく
形成することが困難であるという問題がある。However, unlike the known semiconductor integrated circuit technology, there are many problems to be solved in the TFT, and it is difficult to obtain the required LDD structure and offset gate structure. In particular, when the TFT is formed on an insulating substrate such as a glass substrate, the substrate is electrostatically charged, so reactive ion anisotropic etching does not function sufficiently and etching becomes unstable. There is a problem that it ends up. For example, there is a problem that it is difficult to form a fine pattern with good controllability.
【0007】図7には、現在まで用いられているLDD
を作製する代表的なプロセスの断面図を示す。まず、基
板701上に下地膜702を形成し、活性層を結晶珪素
703によって形成する。そして、この活性層上に酸化
珪素等の材料によって絶縁被膜704を形成する。(図
7(A))FIG. 7 shows an LDD used up to now.
6A to 6D are cross-sectional views of a typical process for manufacturing the. First, a base film 702 is formed over a substrate 701, and an active layer is formed using crystalline silicon 703. Then, an insulating film 704 is formed on the active layer with a material such as silicon oxide. (Figure 7 (A))
【0008】次に、ゲイト電極705が多結晶珪素(燐
等の不純物がドーピングされている)やタンタル、チタ
ン、アルミニウム等で形成される。さらに、このゲイト
電極をマスクとして、イオンドーピング等の手段によっ
て不純物元素(リンやホウ素)を導入し、自己整合的に
ドーズ量の少ない低濃度ドレイン領域(LDD)70
6、707が活性層703に形成される。不純物が導入
されなかったゲイト電極の下の活性層領域はチャネル形
成領域となる。そして、レーザーもしくはフラッシュラ
ンプ等の熱源によって、ドーピングされた不純物の活性
化がおこなわれる。(図7(B))Next, a gate electrode 705 is formed of polycrystalline silicon (doped with impurities such as phosphorus), tantalum, titanium, aluminum or the like. Further, by using this gate electrode as a mask, an impurity element (phosphorus or boron) is introduced by means such as ion doping, and the low-concentration drain region (LDD) 70 with a small dose amount is self-aligned.
6, 707 are formed in the active layer 703. The active layer region below the gate electrode where no impurities are introduced becomes a channel formation region. Then, the doped impurities are activated by a heat source such as a laser or a flash lamp. (Fig. 7 (B))
【0009】次に、プラズマCVD、LPCVD等の手
段によって酸化珪素等の絶縁膜708を形成(図7
(C))し、これを異方性エッチングすることによっ
て、ゲイト電極の側面に隣接して側壁709を形成す
る。(図7(D)) そして、再び、イオンドーピング等の手段によって不純
物元素を導入し、ゲイト電極705および側壁709を
マスクとして自己整合的に十分な高濃度の不純物領域
(ソース/ドレイン領域)710、711が活性層70
3に形成される。そして、レーザーもしくはフラッシュ
ランプ等の熱源によって、ドーピングされた不純物の活
性化がおこなわれる。(図7(E)) 最後に、層間絶縁物712を形成し、さらに、層間絶縁
物を通して、ソース/ドレイン領域にコンタクトホール
を形成し、アルミニウム等の金属材料によって、ソース
/ドレインに接続する配線・電極713、714を形成
する。(図7(F))Next, an insulating film 708 of silicon oxide or the like is formed by means of plasma CVD, LPCVD or the like (FIG. 7).
(C)) and anisotropically etch it to form a sidewall 709 adjacent to the side surface of the gate electrode. (FIG. 7D) Then, again, an impurity element is introduced by a means such as ion doping, and the impurity regions (source / drain regions) 710 having a sufficiently high concentration in a self-aligned manner by using the gate electrode 705 and the sidewalls 709 as a mask. , 711 is the active layer 70
3 is formed. Then, the doped impurities are activated by a heat source such as a laser or a flash lamp. (FIG. 7 (E)) Finally, an interlayer insulator 712 is formed, contact holes are further formed in the source / drain regions through the interlayer insulator, and a wiring is connected to the source / drain by a metal material such as aluminum. -Form electrodes 713 and 714. (Figure 7 (F))
【0010】[0010]
【発明が解決しようとする課題】以上の方法は従来の半
導体集積回路におけるLDD作製プロセスをそのまま踏
襲したものであって、ガラス基板上のTFT作製プロセ
スにはそのまま適用することの困難な工程や、あるいは
生産性の面で好ましくない工程がある。The above method follows the LDD manufacturing process in the conventional semiconductor integrated circuit as it is, and it is difficult to directly apply it to the TFT manufacturing process on the glass substrate. Alternatively, there are processes that are not preferable in terms of productivity.
【0011】それは側壁の形成の困難さである。絶縁膜
708の厚さは0.5〜2μmもある。通常、基板上に
設けられる下地膜702の厚さは1000〜3000Å
であるので、このエッチング工程において誤って、下地
膜をエッチングしてしまって、基板が露出することがよ
くあり、歩留りが低下した。TFTの作製に用いられる
基板は珪素半導体にとって有害な元素が多く含まれてい
るので、このような不良は極力避けることが必要とされ
る。また、側壁の幅を均一に仕上げることも難しいこと
であった。これは反応性イオンエッチング(RIE)等
のプラズマドライエッチングの際に、半導体集積回路で
用いられる珪素基板とは異なって、基板表面が絶縁性で
あるためにプラズマの微妙な制御が困難であるからであ
る。It is the difficulty of forming the sidewalls. The thickness of the insulating film 708 is 0.5 to 2 μm. Usually, the thickness of the base film 702 provided on the substrate is 1000 to 3000Å
Therefore, in this etching process, the base film is often mistakenly etched to expose the substrate, and the yield is lowered. Since the substrate used for manufacturing the TFT contains many elements harmful to the silicon semiconductor, it is necessary to avoid such defects as much as possible. It was also difficult to finish the width of the side wall uniformly. This is because, in plasma dry etching such as reactive ion etching (RIE), unlike a silicon substrate used in a semiconductor integrated circuit, it is difficult to finely control the plasma because the substrate surface is insulative. Is.
【0012】しかも、LDDは高抵抗のため、その幅を
可能な限り狭くする必要があるが、上記のばらつきのた
めに量産化が困難であり、この自己整合的(すなわち、
フォトリソグラフィー法を用いることなく位置を決め
る)プロセスをいかに制御しやすくおこなうかが課題で
あった。Moreover, since the LDD has a high resistance, it is necessary to make the width as narrow as possible, but it is difficult to mass-produce due to the above-mentioned variation, and this self-alignment (that is,
The challenge was how to easily control the process of determining the position without using the photolithography method.
【0013】そこで 本発明は、上記のような問題を解
決し、よりプロセスを簡略化して、LDDを形成する方
法に関する。具体的には、下記に示す課題の少なくとも
1つを解決することを特徴とする。 (1)制御性よく、LDD構造を有する薄膜トランジス
タを作製する。 (2)OFF電流の小さい薄膜トランジスタを生産性に
優れた作製方法で提供する。 (3)OFF電流の小さい薄膜トランジスタを提供す
る。 (4)従来のLDD構造やオフセットゲイト構造では得
られなかった特性を有する薄膜トランジスタを提供す
る。Therefore, the present invention relates to a method for forming the LDD by solving the above problems and further simplifying the process. Specifically, it is characterized by solving at least one of the following problems. (1) A thin film transistor having an LDD structure is manufactured with good controllability. (2) To provide a thin film transistor with a small OFF current by a manufacturing method with excellent productivity. (3) To provide a thin film transistor with a small OFF current. (4) To provide a thin film transistor having characteristics that cannot be obtained by the conventional LDD structure or offset gate structure.
【0014】[0014]
【課題を解決するための手段】本明細書で開示する主要
な構成の一つは、酸化物被膜に覆われたゲイト電極を有
するTFTにおいて、ゲイト電極をマスクとし、基板に
対して斜方向から自己整合的に低ドーズ量の不純物を導
入して、低濃度不純物領域を形成する工程と、基板に対
して垂直方向から自己整合的に高ドーズ量の不純物を導
入して、高濃度不純物領域を形成する工程とを有し、前
記酸化物被膜の下部に、低濃度ドレイン領域(LDD)
を形成することを特徴とする。One of the main constitutions disclosed in the present specification is to provide a TFT having a gate electrode covered with an oxide film, using the gate electrode as a mask, and observing the substrate obliquely. Introducing a low-dose impurity in a self-aligned manner to form a low-concentration impurity region, and introducing a high-dose impurity in a self-aligned manner from the direction perpendicular to the substrate to form a high-concentration impurity region. And forming a low concentration drain region (LDD) under the oxide film.
Is formed.
【0015】上記構成の具体的な例を図3に示す。図3
に示す薄膜トランジスタの作製工程においては、以下に
示す構成が示されている。即ち、(B)の工程で酸化膜
307で覆われたゲイト電極306を形成する。そし
て、このゲイト電極306とその周囲の酸化膜307と
をマスクとして(C)の工程において不純物イオン(こ
こでは燐イオン)を低ドーズ量で斜め方向から注入し、
低濃度不純物領域308を形成する。ここでいう低ドー
ズ量としては、1×1013〜5×1014cm-2のドーズ
量とすることが望ましい。A concrete example of the above configuration is shown in FIG. FIG.
In the manufacturing process of the thin film transistor shown in, the following configuration is shown. That is, in the step (B), the gate electrode 306 covered with the oxide film 307 is formed. Then, with the gate electrode 306 and the oxide film 307 around it as a mask, impurity ions (phosphorus ions here) are obliquely implanted at a low dose in the step (C),
A low concentration impurity region 308 is formed. The low dose here is preferably 1 × 10 13 to 5 × 10 14 cm -2 .
【0016】そして(D)の工程において、垂直方向か
ら高ドーズ量の不純物を導入して、高濃度領域309を
形成する。ここでいう高ドーズ量としては、1014〜5
×1015cm-2とすることが望ましい。Then, in the step (D), a high-dose impurity is introduced from the vertical direction to form the high-concentration region 309. The high dose here is 10 14 to 5
It is desirable to set it to 10 15 cm -2 .
【0017】上記(D)の工程を施す結果、ゲイト電極
周囲の酸化膜307の下部における活性層中に低濃度不
純物領域を形成することができる。この低濃度不純物領
域のドレイン側に存在するものがLDD(ライトドープ
ドレイン領域)となる。As a result of performing the step (D), a low concentration impurity region can be formed in the active layer below the oxide film 307 around the gate electrode. The LDD (lightly doped drain region) is present on the drain side of the low concentration impurity region.
【0018】本明細書で開示する他の発明の構成は、活
性層と、該活性層上に形成されたゲイト絶縁膜と、該ゲ
イト絶縁膜上に形成されたゲイト電極と、を有し、前記
ゲイト電極の側面には当該ゲイト電極を構成する材料を
酸化させた絶縁層が形成されており前記絶縁層の下部に
対応する前記活性層領域には、低濃度不純物領域が形成
されていることを特徴とする。Another structure of the invention disclosed in the present specification has an active layer, a gate insulating film formed on the active layer, and a gate electrode formed on the gate insulating film. An insulating layer formed by oxidizing a material forming the gate electrode is formed on a side surface of the gate electrode, and a low-concentration impurity region is formed in the active layer region corresponding to a lower portion of the insulating layer. Is characterized by.
【0019】上記構成の具体的な例として図3に示す構
成を挙げることができる。図3において、304で示さ
れるのが薄膜トランジスタを構成する主要な要素である
活性層である。そして305がゲイト絶縁膜である。そ
して306がゲイト電極であり、307がゲイト電極3
07を陽極酸化工程において酸化させることによって得
られる絶縁層である。また310が低濃度不純物領域で
あり、ドレイン領域側のものがLDD(ライトドレイ
ン)領域として機能する。As a concrete example of the above configuration, the configuration shown in FIG. 3 can be cited. In FIG. 3, 304 is an active layer which is a main element constituting the thin film transistor. 305 is a gate insulating film. 306 is a gate electrode, and 307 is a gate electrode 3.
It is an insulating layer obtained by oxidizing 07 in the anodizing step. Further, 310 is a low concentration impurity region, and the drain region side functions as an LDD (write drain) region.
【0020】他の発明の構成は、該活性層上に形成され
たゲイト絶縁膜と、該ゲイト絶縁膜上に形成されたゲイ
ト電極と、を有し、前記ゲイト電極の側面には当該ゲイ
ト電極を構成する材料を酸化させた酸化物被膜が形成さ
れており前記酸化物被膜の下部に対応する前記活性層領
域には、低濃度不純物領域が形成されており、前記活性
層領域のソースおよびドレイン領域を構成する領域の表
面には、金属層が形成されていることを特徴とする。According to another aspect of the present invention, there is provided a gate insulating film formed on the active layer and a gate electrode formed on the gate insulating film, and the gate electrode is provided on a side surface of the gate electrode. An oxide film is formed by oxidizing a material forming the oxide film, and a low-concentration impurity region is formed in the active layer region corresponding to a lower portion of the oxide film, and a source and a drain of the active layer region are formed. A metal layer is formed on the surface of the region forming the region.
【0021】他の発明の構成は、酸化物被膜に覆われた
ゲイト電極を有するTFTの作製工程において、ゲイト
電極をマスクとし、基板に対して斜方向から不純物を導
入する工程と、いて、ソースおよびドレイン領域に対応
する活性層表面に金属層を形成する工程と、を有し、前
記不純物を導入する工程において、前記酸化物被膜下の
活性層中に不純物領域が形成されることを特徴とする。According to another aspect of the invention, in the manufacturing process of the TFT having the gate electrode covered with the oxide film, the gate electrode is used as a mask and impurities are obliquely introduced into the substrate. And a step of forming a metal layer on the surface of the active layer corresponding to the drain region, wherein in the step of introducing the impurity, an impurity region is formed in the active layer under the oxide film. To do.
【0022】本明細書で開示する発明において、低濃度
不純物領域(低濃度ドレイン領域(LDD)となる)を
形成するには、斜方向から低ドーズ量の不純物を導入す
ることによって行う。この斜方向から不純物を導入する
方法として、回転斜めイオン注入を用いることが出来
る。In the invention disclosed in this specification, a low-concentration impurity region (which becomes a low-concentration drain region (LDD)) is formed by introducing a low-dose impurity from an oblique direction. Rotational oblique ion implantation can be used as a method for introducing impurities from this oblique direction.
【0023】この回転斜めイオン注入は、図1に示す装
置を用いる。図1に示す装置は、チャンバー101とそ
の内部に配置されたサンプルホルダー(基板ホルダー)
102、アノード電極103、アノード電極103に高
電圧を供給するための電源104、グリッド電極105
を有している。サンプルホルダー102は斜方向からの
イオン注入が可能となるように、角度θが自在に変化で
きる。また、サンプルホルダーには回転機構が備わって
おり、イオン注入の際に回転できるようになっている。This rotary oblique ion implantation uses the apparatus shown in FIG. The apparatus shown in FIG. 1 includes a chamber 101 and a sample holder (substrate holder) arranged inside the chamber 101.
102, an anode electrode 103, a power supply 104 for supplying a high voltage to the anode electrode 103, a grid electrode 105
have. The angle θ of the sample holder 102 can be freely changed so that ions can be implanted from an oblique direction. In addition, the sample holder is equipped with a rotation mechanism so that it can rotate during ion implantation.
【0024】また、アノード電極103には最大で10
0kVの電圧が印加される。この高電圧によって、グリ
ッド電極105の近傍においてRF放電等によってイオ
ン化された不純物イオン106は、サンプルホルダー1
02上に配置された基板107(サンプル)の方向に加
速される。その結果、基板には加速された不純物イオン
が打ち込まれることになる。The anode electrode 103 has a maximum of 10
A voltage of 0 kV is applied. Due to this high voltage, the impurity ions 106 ionized by the RF discharge or the like in the vicinity of the grid electrode 105 are removed from the sample holder 1.
02 is accelerated in the direction of the substrate 107 (sample). As a result, accelerated impurity ions are implanted into the substrate.
【0025】この回転斜めイオン注入の概念図を図2に
示す。サンプルホルダーに取りつけられた基板上のTF
Tは図2(A)のようにドーピングされるイオンに対し
てθの傾きを持っている。この傾きθによって不純物が
導入される奥行きが決定される。本発明においては、こ
の傾きθは30度以上が好ましい。この角度θを持って
いるために、201に示される領域は、ゲイト電極の下
部までドーピングされる。FIG. 2 shows a conceptual diagram of this rotary oblique ion implantation. TF on the substrate attached to the sample holder
T has an inclination of θ with respect to the ion to be doped as shown in FIG. This inclination θ determines the depth into which impurities are introduced. In the present invention, this inclination θ is preferably 30 degrees or more. Due to having this angle θ, the region indicated by 201 is doped to the lower part of the gate electrode.
【0026】しかし、202の領域においてはゲイト電
極の影になって、ゲイト電極に達しない所までしかドー
ピングされない。そこで、図2(B)のようにサンプル
ホルダーを180度回転させ、201の領域もゲイト電
極の下部までドーピングをおこなう。このようにして、
低ドーズ量のイオンドーピングをおこなう。ここで、サ
ンプルホルダーを180度回転してドーピングをおこな
ってもよいが、サンプルホルダーを回転させながらドー
ピングをおこなえば、より簡単に同様の効果が得られ
る。また、本明細書において、回転斜めイオン注入は図
2(C)のように示す。However, in the region 202, the shadow is behind the gate electrode, and the doping is performed only up to the point where the gate electrode is not reached. Therefore, as shown in FIG. 2B, the sample holder is rotated 180 degrees, and the region 201 is also doped to the lower part of the gate electrode. In this way,
Ion doping with low dose is performed. Here, the sample holder may be rotated by 180 degrees to perform the doping, but if the doping is performed while rotating the sample holder, the same effect can be obtained more easily. Further, in this specification, the rotation oblique ion implantation is shown as in FIG.
【0027】このように、回転斜めイオン注入をおこな
うことによって、容易でしかも画一的に一定の奥行きま
でドーピンングされた低濃度不純物領域を形成すること
が出来る。以上のようにして低ドーズ量のイオンドーピ
ングをおこなった後、高ドーズ量のイオンドーピングを
おこなう。この際には、TFTに対して垂直方向から不
純物の注入をおこなう。このようにして、先の工程にお
いて低ドーズ量のイオンドーピングがおこなわれたゲイ
ト電極の下部には、高ドーズ量のイオンドーピングがお
こなわれずに、低濃度不純物領域が形成される。As described above, by performing the rotary oblique ion implantation, it is possible to easily and uniformly form the low-concentration impurity region that is uniformly doped to a certain depth. After the low dose ion doping is performed as described above, the high dose ion doping is performed. At this time, impurities are injected from the direction perpendicular to the TFT. In this way, a low-concentration impurity region is formed in the lower portion of the gate electrode, which has been ion-doped with a low dose in the previous step, without being ion-doped with a high dose.
【0028】なお、酸化物被膜に覆われたゲイト電極を
有する薄膜トランジスタにおいて、低濃度不純物領域を
形成する場合、不純物を注入する入射角を制御すること
によって、陽極酸化物の下部にのみ低濃度不純物領域を
形成することも可能であるし、チャネル形成領域に重な
って低濃度不純物領域を形成することも可能である。In a thin film transistor having a gate electrode covered with an oxide film, when forming a low concentration impurity region, by controlling the incident angle at which the impurity is injected, the low concentration impurity is formed only under the anodic oxide. A region can be formed, or a low-concentration impurity region can be formed so as to overlap with the channel formation region.
【0029】従って、LDDを形成することも可能であ
るし、また、Overlap LDDを形成することも
可能である。ここで、Overlap LDDとは図4
に示されるLDDのように、ゲイト電極の下部にまでL
DD領域(415で示される)が形成されているものを
いう。即ち、Overlap LDDの場合、従来であ
ればチャネル形成領域となる領域に一部にLDD領域が
形成される構成となる。Therefore, it is possible to form an LDD and also an Overlap LDD. Here, the Overlap LDD is shown in FIG.
Like the LDD shown in, the L is extended to the bottom of the gate electrode.
The DD region (indicated by 415) is formed. That is, in the case of the Overlap LDD, the LDD region is partially formed in the region that will be the channel formation region in the conventional case.
【0030】[0030]
【作用】本発明では、斜方向より低濃度不純物領域を形
成することに特徴がある。従来、LDD領域の幅を制御
する際、ゲイト電極側面の側壁の制御によっておこなわ
れていたが、側壁の幅の制御は困難であった。しかし、
本発明において、不純物を導入する際の入射角を変化さ
せることによって、極めて能率的にLDD領域の幅を制
御することが可能である。このように、LDD領域の幅
が制御できるため、酸化物被膜に覆われたゲイト電極を
有するTFTにおいて、本発明をおこなうことによっ
て、酸化物の下部にのみLDDを形成することも可能で
あるし、ゲイト電極の下部からOverlap LDD
を形成することも可能となる。The present invention is characterized in that the low concentration impurity region is formed in the oblique direction. Conventionally, the width of the LDD region is controlled by controlling the side wall on the side surface of the gate electrode, but it is difficult to control the width of the side wall. But,
In the present invention, it is possible to control the width of the LDD region very efficiently by changing the incident angle when introducing the impurities. Since the width of the LDD region can be controlled in this way, it is possible to form the LDD only under the oxide by performing the present invention in a TFT having a gate electrode covered with an oxide film. , Overlap LDD from the bottom of the gate electrode
Can also be formed.
【0031】特に、低濃度不純物領域となる領域を制御
性良く形成することができるので、必要とする特性(特
にOFF電流特性)を有した薄膜トランジスタを得るこ
とができる。In particular, the region to be the low-concentration impurity region can be formed with good controllability, so that a thin film transistor having required characteristics (particularly OFF current characteristics) can be obtained.
【0032】[0032]
〔実施例1〕本実施例を図3に示す。本実施例は、本発
明により低濃度ドレイン領域(LDD)を有するNチャ
ネル型薄膜トランジスタ(TFT)を形成した例であ
る。まず、基板301(コーニング7059、100m
m×100mm)上に下地酸化膜302として、酸化珪
素膜をプラズマCVD法によって1000〜5000
Å、例えば、4000Åに成膜した。この酸化珪素膜
は、ガラス基板からの不純物の拡散を防ぐものである。[Embodiment 1] This embodiment is shown in FIG. This embodiment is an example of forming an N-channel thin film transistor (TFT) having a low concentration drain region (LDD) according to the present invention. First, the substrate 301 (Corning 7059, 100m
(m × 100 mm) as a base oxide film 302, a silicon oxide film is formed by a plasma CVD method to a thickness of 1000 to 5000
The film was formed at Å, for example, 4000 Å. This silicon oxide film prevents diffusion of impurities from the glass substrate.
【0033】そして、活性層を形成するための非晶質珪
素膜303をプラズマCVD法やLPCVD法により3
00〜1500Åに形成した。ここでは、プラズマCV
D法によって500Åに形成した。この後、熱アニール
やレーザーアニールを施して結晶化せしめてもよい。こ
のとき、非晶質珪素膜の結晶化を促進させるためにニッ
ケル等の触媒元素を添加しても構わない。(図3
(A)) 次に、この非晶質珪素膜をパターニングして、島状珪素
膜304を形成した。この島状珪素膜304はTFTの
活性層を構成する。そして、ゲイト絶縁膜305とし
て、厚さ200〜1500Å、ここでは1000Åの酸
化珪素膜をプラズマCVD法によって形成した。Then, an amorphous silicon film 303 for forming an active layer is formed by plasma CVD method or LPCVD method.
It formed in the range of 00 to 1500Å. Here, plasma CV
It was formed to 500Å by the D method. Thereafter, thermal annealing or laser annealing may be performed for crystallization. At this time, a catalytic element such as nickel may be added to promote crystallization of the amorphous silicon film. (Fig. 3
(A)) Next, the amorphous silicon film was patterned to form an island-shaped silicon film 304. The island-shaped silicon film 304 constitutes the active layer of the TFT. Then, as the gate insulating film 305, a silicon oxide film having a thickness of 200 to 1500 Å, here 1000 Å, was formed by the plasma CVD method.
【0034】その後、厚さ1000Å〜3μm、例え
ば、5000Åのアルミニウム(1wt%のSi、もし
くは0.1〜0.3wt%のScを含む)膜をスパッタ
リング法によって形成して、これをパターニングしてゲ
イト電極306を形成した。次に基板をpH≒7、1〜
3%の酒石酸のエチレングリコール溶液に浸し、白金を
陰極、このアルミニウム電極を陽極として、陽極酸化を
おこなった。陽極酸化は、最初一定電流で220Vまで
電圧を上げ、その状態で1時間保持して終了させた。こ
のようにして、厚さ2500Åの陽極酸化物307を形
成した。(図3(B))Then, an aluminum (containing 1 wt% Si or 0.1-0.3 wt% Sc) film having a thickness of 1000 Å to 3 μm, for example 5000 Å, is formed by a sputtering method, and is patterned. The gate electrode 306 was formed. Next, set the substrate to pH ≈ 7, 1-
It was immersed in a 3% ethylene glycol solution of tartaric acid and anodized using platinum as a cathode and this aluminum electrode as an anode. The anodization was completed by first raising the voltage to 220 V with a constant current and then maintaining that state for 1 hour. Thus, the anodic oxide 307 having a thickness of 2500 Å was formed. (FIG. 3 (B))
【0035】その後、イオンドーピング法によって、島
状珪素膜304にゲイト電極部をマスクとして自己整合
的に不純物として燐を導入した。ドーピングガスとして
はフォスフィン(PH4 )を用いた。まず、図2に示し
た回転斜めイオン注入によって低ドーズ量のドーピング
をおこなった。この場合のドーズ量は1×1013〜5×
1014原子/cm2 、加速電圧は10〜90kV、例え
ば、ドーズ量を5×1013原子/cm2 、加速電圧を8
0kVとした。この結果、低濃度不純物領域308が形
成された。(図3(C))After that, phosphorus was introduced into the island-shaped silicon film 304 as an impurity in a self-aligned manner by ion doping using the gate electrode portion as a mask. Phosphine (PH 4 ) was used as the doping gas. First, low-dose doping was performed by the rotary oblique ion implantation shown in FIG. The dose amount in this case is 1 × 10 13 to 5 ×
10 14 atoms / cm 2 , acceleration voltage is 10 to 90 kV, for example, dose is 5 × 10 13 atoms / cm 2 , and acceleration voltage is 8.
It was set to 0 kV. As a result, the low concentration impurity region 308 was formed. (Fig. 3 (C))
【0036】次に、高ドーズ量のイオンドーピングを垂
直方向からおこなった。このとき、先におこなったドー
ズ量より1〜3桁多いことが望ましい。本実施例におい
ては、先のドーズ量の40倍の2×1015原子/cm
2 、加速電圧を80kVとした。この結果、高濃度不純
物領域309が形成された。以上の工程により、ゲイト
電極下部に低濃度不純物領域が残り、低濃度ドレイン領
域(LDD)310が形成さた。(図3(D))Next, high-dose ion doping was performed in the vertical direction. At this time, it is desirable that the dose amount is 1 to 3 digits larger than the dose amount previously performed. In this embodiment, 2 × 10 15 atoms / cm, which is 40 times the previous dose amount.
2. The acceleration voltage was 80 kV. As a result, the high concentration impurity region 309 was formed. Through the above steps, the low-concentration impurity region remains under the gate electrode, and the low-concentration drain region (LDD) 310 is formed. (Fig. 3 (D))
【0037】さらに、KrFエキシマレーザー(波長2
48nm、パルス幅20nsec)を照射して、ドーピ
ングされた不純物領域309、310の活性化をおこな
った。この際、レーザー照射は垂直方向から照射するの
ではなく、LDDを形成する際のドーピングと同様に斜
方向からおこなった。レーザーのエネルギー密度は20
0〜400mJ/cm2 、好ましくは250〜300m
J/cm2 が適当であった。この工程は熱アニールによ
っておこなってもよい。Furthermore, a KrF excimer laser (wavelength 2
The doped impurity regions 309 and 310 were activated by irradiation with 48 nm and a pulse width of 20 nsec. At this time, the laser irradiation was not performed in the vertical direction, but was performed in the oblique direction similarly to the doping at the time of forming the LDD. Laser energy density is 20
0 to 400 mJ / cm 2 , preferably 250 to 300 m
J / cm 2 was suitable. This step may be performed by thermal annealing.
【0038】次に、層間絶縁膜311として,プラズマ
CVD法によって酸化珪素膜を厚さ3000Åに成膜し
た。そして、層間絶縁膜311、ゲイト絶縁膜305の
エッチングをおこなって、TFTのソース/ドレインに
コンタクトホール形成した。そして、アルミニウム膜を
スパッタリング法によって成膜し、パターニングをおこ
なってソース/ドレイン電極312を形成した。(図3
(E)) 以上のような工程により、Nチャネル型のLDDを有す
るTFTを作製した。なお、TFT形成後、不純物領域
の活性化のために、さらに200〜400℃で水素化処
理をおこなってもよい。なおLDDの作成において、低
濃度不純物領域308を形成する際に、不純物を注入す
る入射角を制御することによって、本実施例のように、
陽極酸化物307の下部にのみLDDを形成することも
可能であるし、また、ゲイト電極の下部にまで低濃度不
純物領域が形成されたOverlap LDDを形成す
ることも可能である。Next, as the interlayer insulating film 311, a silicon oxide film was formed to a thickness of 3000 Å by the plasma CVD method. Then, the interlayer insulating film 311 and the gate insulating film 305 were etched to form contact holes in the source / drain of the TFT. Then, an aluminum film was formed by a sputtering method and patterned to form source / drain electrodes 312. (Fig. 3
(E)) Through the above steps, a TFT having an N-channel LDD was manufactured. Note that after the TFT is formed, hydrogenation treatment may be further performed at 200 to 400 ° C. in order to activate the impurity regions. In forming the LDD, when the low-concentration impurity region 308 is formed, by controlling the incident angle at which impurities are injected, as in this embodiment,
It is possible to form the LDD only under the anodic oxide 307, or it is possible to form the Overlap LDD in which the low-concentration impurity region is formed even under the gate electrode.
【0039】〔実施例2〕本実施例を図4に示す。本実
施例は同一基板上に、本発明を用いてOverlap
LDDを有するNチャネル型TFTと、同じくLDDを
持たないNチャネル型TFTを形成した例である。ま
ず、基板401(コーニング7059)上に実施例1と
同様に下地酸化膜402として、酸化珪素膜をプラズマ
CVD法によって3000Åに成膜した。そして、活性
層を形成するための非晶質珪素膜をプラズマCVD法に
よって500Åに形成した。この後、これを550〜6
00℃の還元雰囲気に8〜24時間放置して、結晶化せ
しめた。この際には、ニッケル等の結晶化を助長する触
媒元素を微量添加しても構わない。(図4(A))[Embodiment 2] This embodiment is shown in FIG. In this embodiment, an Overlap is formed by using the present invention on the same substrate.
This is an example in which an N-channel TFT having LDD and an N-channel TFT having no LDD are formed. First, a silicon oxide film was formed as a base oxide film 402 on the substrate 401 (Corning 7059) by the plasma CVD method to a thickness of 3000 Å in the same manner as in Example 1. Then, an amorphous silicon film for forming an active layer was formed to 500 Å by plasma CVD method. After this, this is 550-6
It was left to stand in a reducing atmosphere at 00 ° C. for 8 to 24 hours for crystallization. At this time, a trace amount of a catalyst element such as nickel that promotes crystallization may be added. (Fig. 4 (A))
【0040】次に、この結晶性珪素膜403をパターニ
ングして、島状珪素膜404、405を形成した。この
島状珪素膜404、405はTFTの活性層を構成す
る。そして、ゲイト絶縁膜406として、厚さ800Å
の酸化珪素膜をプラズマCVD法によって形成した。そ
の後、厚さ6000Åのアルミニウム(1wt%のS
i、もしくは0.1〜0.3wt%のScを含む)膜を
スパッタリング法によって形成して、これをパターニン
グしてゲイト電極407、408を形成した。次に基板
をpH≒7、1〜3%の酒石酸を含むエチレングリコー
ル溶液に浸し、白金を陰極、このアルミニウム電極を陽
極として、陽極酸化をおこなった。陽極酸化は、最初一
定電流で220Vまで電圧を上げ、その状態で1時間保
持して終了させた。このようにして、厚さ2500Åの
陽極酸化物409、410を形成した。(図4(B))Next, the crystalline silicon film 403 was patterned to form island-shaped silicon films 404 and 405. The island-shaped silicon films 404 and 405 form the active layer of the TFT. Then, as the gate insulating film 406, the thickness is 800 Å
Was formed by the plasma CVD method. After that, aluminum with a thickness of 6000Å (1 wt% S
A film containing i or 0.1 to 0.3 wt% of Sc) was formed by a sputtering method and patterned to form gate electrodes 407 and 408. Next, the substrate was immersed in an ethylene glycol solution containing tartaric acid at pH≈7 and 1 to 3%, and anodization was performed using platinum as a cathode and this aluminum electrode as an anode. The anodization was completed by first raising the voltage to 220 V with a constant current and then maintaining that state for 1 hour. Thus, anodic oxides 409 and 410 having a thickness of 2500Å were formed. (Fig. 4 (B))
【0041】その後、イオンドーピング法によって、島
状珪素膜にゲイト電極部をマスクとして自己整合的に不
純物として燐を導入した。まず、LDDを持たないNチ
ャネル型TFTを構成する領域をフォトレジストのマス
ク411で覆って、Overlap LDDを有するN
チャネル型TFTを構成する領域に燐を導入した。この
時、図2に示した回転斜めイオン注入によって低ドーズ
量ののドーピングをおこなった。このときイオン注入の
入射角は、低濃度不純物領域がゲイト電極下部にまで、
形成されるように大きくした。この場合のドーズ量は1
×1013〜5×1014原子/cm2 、加速電圧は10〜
90kV、例えば、ドーズ量を4×1013原子/cm
2 、加速電圧を80kVとした。この結果、低濃度不純
物領域412が形成された。(図4(C))After that, phosphorus was introduced into the island-shaped silicon film as an impurity in a self-aligning manner by an ion doping method using the gate electrode portion as a mask. First, a region that constitutes an N-channel TFT having no LDD is covered with a photoresist mask 411, and an N having an Overlap LDD is formed.
Phosphorus was introduced into the region forming the channel type TFT. At this time, low-dose doping was performed by the rotary oblique ion implantation shown in FIG. At this time, the incident angle of ion implantation is such that the low-concentration impurity region reaches below the gate electrode.
Enlarged to form. The dose amount in this case is 1
× 10 13 to 5 × 10 14 atoms / cm 2 , the acceleration voltage is 10
90 kV, for example, a dose amount of 4 × 10 13 atoms / cm
2. The acceleration voltage was 80 kV. As a result, the low concentration impurity region 412 was formed. (Fig. 4 (C))
【0042】次に、LDDを持たないNチャネル型TF
Tを構成する領域を覆っていたフォトレジストのマスク
411を取り除いて、高ドーズ量のイオンドーピングを
垂直方向からおこなった。このとき、先におこなったド
ーズ量より1〜3桁多いことが望ましい。本実施例にお
いては、先のドーズ量の50倍の2×1015原子/cm
2 、加速電圧を80kVとした。この結果、高濃度不純
物領域413、414が形成された。以上の工程によ
り、Overlap LDD415を有するN型不純物
領域(ソース/ドレイン領域)、および、LDDを持た
ないN型不純物領域が形成された。(図4(D))Next, an N-channel type TF without LDD
The photoresist mask 411 covering the region forming T was removed, and high-dose ion doping was performed in the vertical direction. At this time, it is desirable that the dose amount is 1 to 3 digits larger than the dose amount previously performed. In this embodiment, the dose is 50 times as large as 2 × 10 15 atoms / cm 3.
2. The acceleration voltage was 80 kV. As a result, high concentration impurity regions 413 and 414 were formed. Through the above steps, the N-type impurity region (source / drain region) having the Overlap LDD 415 and the N-type impurity region having no LDD were formed. (Fig. 4 (D))
【0043】さらに、本実施例においては、基板の裏面
からレーザー照射を施して、ドーピングされた不純物領
域413、414、415の活性化をおこなった。この
際、KrFエキシマレーザー(波長248nm、パルス
幅20nsec)を用いると、基板にレーザー光が吸収
されてしまって不純物領域までレーザー光が達しないの
で、波長の異なるXeClエキシマレーザー(波長30
8nm、パルス幅30nsec)や、XeFエキシマレ
ーザー(波長353nm、パルス幅40nsec)を使
用すればよい。本実施例においては、XeClエキシマ
レーザーを使用した。ここでは、レーザーのエネルギー
密度は200〜400mJ/cm2 、好ましくは250
〜350mJ/cm2 が適当であった。この工程は熱ア
ニールによっておこなってもよい。Further, in this embodiment, laser irradiation is performed from the back surface of the substrate to activate the doped impurity regions 413, 414, 415. At this time, if a KrF excimer laser (wavelength 248 nm, pulse width 20 nsec) is used, the laser light is absorbed by the substrate and does not reach the impurity region. Therefore, XeCl excimer lasers (wavelength 30 nm) are used.
8 nm, pulse width 30 nsec) or XeF excimer laser (wavelength 353 nm, pulse width 40 nsec) may be used. In this example, a XeCl excimer laser was used. Here, the energy density of the laser is 200 to 400 mJ / cm 2 , preferably 250.
˜350 mJ / cm 2 was suitable. This step may be performed by thermal annealing.
【0044】次に、層間絶縁膜416として,プラズマ
CVD法によって酸化珪素膜を厚さ3000Åに成膜し
た。そして、層間絶縁膜416、ゲイト絶縁膜406の
エッチングをおこなってTFTのソース/ドレインにコ
ンタクトホール形成した。そして、アルミニウム膜をス
パッタリング法によって成膜し、パターニングをおこな
ってソース/ドレイン電極417を形成した。(図4
(E)) 以上のような工程により、同一基板上に、Overla
p LDDを有するNチャネル型TFTと、同じくLD
Dを持たないNチャネル型TFTを作製した。なお、T
FT形成後、不純物領域の活性化のために、さらに20
0〜400℃で水素化処理をおこなってもよい。Next, as the interlayer insulating film 416, a silicon oxide film was formed to a thickness of 3000 Å by the plasma CVD method. Then, the interlayer insulating film 416 and the gate insulating film 406 were etched to form contact holes in the source / drain of the TFT. Then, an aluminum film was formed by a sputtering method and patterned to form the source / drain electrodes 417. (Fig. 4
(E)) With the above process, Overla is formed on the same substrate.
N-channel TFT having p LDD and LD
An N-channel TFT without D was prepared. In addition, T
After forming the FT, an additional 20 times is required to activate the impurity regions.
You may perform a hydrogenation process at 0-400 degreeC.
【0045】〔実施例3〕本実施例を図5に示す。本実
施例は、本発明を用いて低濃度ドレイン領域(LDD)
を有するNチャネル型TFTとLDDを持たないPチャ
ネル型TFTから構成された相補型回路を形成した例で
ある。まず、基板501(コーニング7059)上に実
施例1と同様に下地酸化膜502として、酸化珪素膜を
プラズマCVD法によって3000Åに成膜した。そし
て、活性層を形成するための非晶質珪素膜をプラズマC
VD法によって500Åに形成した。この後、これを5
50〜600℃の還元雰囲気に8〜24時間放置して、
結晶化せしめた。この際には、ニッケル等の結晶化を助
長する触媒元素を微量添加しても構わない。(図5
(A))[Embodiment 3] This embodiment is shown in FIG. This embodiment uses the present invention to form a lightly doped drain region (LDD).
This is an example of forming a complementary circuit composed of an N-channel TFT having a P-channel TFT and a P-channel TFT having no LDD. First, a silicon oxide film was formed as a base oxide film 502 on the substrate 501 (Corning 7059) as a base oxide film 502 to a thickness of 3000 Å by a plasma CVD method. Then, the amorphous silicon film for forming the active layer is plasma C
It was formed to 500Å by the VD method. After this, this is 5
Leave in a reducing atmosphere at 50-600 ° C for 8-24 hours,
Crystallized. At this time, a trace amount of a catalyst element such as nickel that promotes crystallization may be added. (Fig. 5
(A))
【0046】次に、この結晶性珪素膜503をパターニ
ングして、島状珪素膜504、505を形成した。この
島状珪素膜504、505はTFTの活性層を構成す
る。そして、ゲイト絶縁膜506として、厚さ800Å
の酸化珪素膜をプラズマCVD法によって形成した。そ
の後、厚さ6000Åのアルミニウム(1wt%のS
i、もしくは0.1〜0.3wt%のScを含む)膜を
スパッタリング法によって形成して、これをパターニン
グしてゲイト電極507、508を形成した。次に基板
をpH≒7、1〜3%の酒石酸のエチレングリコール溶
液に浸し、白金を陰極、このアルミニウム電極を陽極と
して、陽極酸化をおこなった。陽極酸化は、最初一定電
流で220Vまで電圧を上げ、その状態で1時間保持し
て終了させた。このようにして、厚さ2500Åの陽極
酸化物509、510を形成した。(図5(B))Next, the crystalline silicon film 503 was patterned to form island-shaped silicon films 504 and 505. The island-shaped silicon films 504 and 505 form the active layer of the TFT. Then, as the gate insulating film 506, the thickness is 800 Å
Was formed by the plasma CVD method. After that, aluminum with a thickness of 6000Å (1 wt% S
A film containing i, or 0.1 to 0.3 wt% of Sc) was formed by a sputtering method and patterned to form gate electrodes 507 and 508. Next, the substrate was immersed in an ethylene glycol solution of tartaric acid having a pH of about 7 to 1 to 3%, and anodization was performed using platinum as a cathode and this aluminum electrode as an anode. The anodization was completed by first raising the voltage to 220 V with a constant current and then maintaining that state for 1 hour. Thus, anodic oxides 509 and 510 having a thickness of 2500 Å were formed. (Fig. 5 (B))
【0047】その後、イオンドーピング法によって、島
状珪素膜にゲイト電極部をマスクとして自己整合的に不
純物を導入した。まず、Pチャネル型TFTを構成する
領域をフォトレジストのマスク511で覆って、LDD
を有するNチャネル型TFTを構成する領域に燐を導入
した。まず、図2に示した回転斜めイオン注入によって
低ドーズ量のドーピングをおこなった。この場合のドー
ズ量は1×1013〜5×1014原子/cm2 、加速電圧
は10〜90kV、例えば、ドーズ量を2×1013原子
/cm2 、加速電圧を80kVとした。この結果、低濃
度不純物領域512が形成された。(図5(C))After that, impurities were introduced into the island-shaped silicon film by ion doping in a self-aligned manner using the gate electrode portion as a mask. First, an LDD is covered with a photoresist mask 511 to cover a region forming a P-channel TFT.
Phosphorus was introduced into a region forming an N-channel type TFT having a. First, low-dose doping was performed by the rotary oblique ion implantation shown in FIG. In this case, the dose amount was 1 × 10 13 to 5 × 10 14 atoms / cm 2 , the acceleration voltage was 10 to 90 kV, for example, the dose amount was 2 × 10 13 atoms / cm 2 , and the acceleration voltage was 80 kV. As a result, a low concentration impurity region 512 was formed. (Fig. 5 (C))
【0048】次に、高ドーズ量のイオンドーピングを垂
直方向からおこなった。このとき、先におこなったドー
ズ量より1〜3桁多いことが望ましい。本実施例におい
ては、先のドーズ量の50倍の1×1015原子/cm
2 、加速電圧を80kVとした。この結果、高濃度不純
物領域513が形成された。以上の工程により、LDD
515を有するN型不純物領域(ソース/ドレイン領
域)が形成された。(図5(D))Next, high-dose ion doping was performed in the vertical direction. At this time, it is desirable that the dose amount is 1 to 3 digits larger than the dose amount previously performed. In this embodiment, 1 × 10 15 atoms / cm, which is 50 times the previous dose amount.
2. The acceleration voltage was 80 kV. As a result, the high concentration impurity region 513 was formed. Through the above steps, LDD
An N-type impurity region (source / drain region) having 515 was formed. (FIG. 5 (D))
【0049】その後、Pチャネル型TFTの領域を覆っ
ていたマスク511を取り除き、Nチャネル型TFTを
構成する領域をフォトレジストのマスク515で覆っ
て、Pチャネル型TFTの領域に硼素を導入した。この
場合のドーズ量は1×1013〜5×1015原子/cm
2 、加速電圧は5〜80kV、例えば、ドーズ量を1×
1015原子/cm2 、加速電圧を65kVとした。この
結果、P型不純物領域516(ソース/ドレイン領域)
が形成された。(図5(E))After that, the mask 511 covering the region of the P-channel type TFT was removed, the region forming the N-channel type TFT was covered with the photoresist mask 515, and boron was introduced into the region of the P-channel type TFT. The dose amount in this case is 1 × 10 13 to 5 × 10 15 atoms / cm 3.
2 , acceleration voltage is 5 ~ 80kV, for example, the dose amount is 1x
The acceleration voltage was 10 15 atoms / cm 2 and 65 kV. As a result, the P-type impurity region 516 (source / drain region)
Was formed. (Fig. 5 (E))
【0050】さらに、KrFエキシマレーザー(波長2
48nm、パルス幅20nsec)を照射して、ドーピ
ングされた不純物領域513、514、515の活性化
をおこなった。この際、垂直方向より通常の活性化をお
こなった。レーザーのエネルギー密度は200〜400
mJ/cm2 、好ましくは250〜300mJ/cm2
が適当であった。この工程は熱アニールによっておこな
ってもよい。Furthermore, a KrF excimer laser (wavelength 2
The doped impurity regions 513, 514, and 515 were activated by irradiation with 48 nm and a pulse width of 20 nsec. At this time, normal activation was performed from the vertical direction. Laser energy density is 200-400
mJ / cm 2, preferably 250~300mJ / cm 2
Was appropriate. This step may be performed by thermal annealing.
【0051】次に、層間絶縁膜517として,プラズマ
CVD法によって酸化珪素膜を厚さ3000Åに成膜し
た。そして、層間絶縁膜517、ゲイト絶縁膜506の
エッチングをおこなってTFTのソース/ドレインにコ
ンタクトホール形成した。そして、アルミニウム膜をス
パッタリング法によって成膜し、パターニングをおこな
ってソース/ドレイン電極518を形成した。以上のよ
うな工程により、LDDを有するNチャネル型TFTと
LDDを持たないPチャネル型TFTから構成された相
補型回路を作製した。Next, as the interlayer insulating film 517, a silicon oxide film was formed to a thickness of 3000 Å by the plasma CVD method. Then, the interlayer insulating film 517 and the gate insulating film 506 were etched to form contact holes in the source / drain of the TFT. Then, an aluminum film was formed by a sputtering method and patterned to form a source / drain electrode 518. Through the above steps, a complementary circuit composed of an N-channel TFT having LDD and a P-channel TFT having no LDD was produced.
【0052】〔実施例4〕本実施例を図6に示す。本実
施例は、モノシリック型アクティブマトリクス回路に関
するものである。本実施例では、駆動回路には、本発明
を用いて作成した低濃度ドレイン領域(LDD)を有す
るNチャネル型TFTとPチャネル型TFTから構成さ
れた相補型回路を、アクティブマトリクス回路のスイッ
チング素子にはLDDを持たないPチャネル型TFTを
用いた。[Embodiment 4] This embodiment is shown in FIG. This embodiment relates to a monolithic active matrix circuit. In this embodiment, in the driving circuit, a complementary circuit including an N-channel TFT and a P-channel TFT having a low-concentration drain region (LDD) formed by using the present invention is used as a switching element of an active matrix circuit. Is a P-channel TFT without LDD.
【0053】まず、基板601(コーニング7059)
上に実施例1と同様に下地酸化膜602として、酸化珪
素膜をプラズマCVD法によって2000Åに成膜し
た。そして、活性層を形成するための非晶質珪素膜をプ
ラズマCVD法によって500Åに形成した。この後、
これを550〜600℃の還元雰囲気に8〜24時間放
置して、結晶化せしめた。次に、この非晶質珪素膜をパ
ターニングして、島状珪素膜を形成した。この島状珪素
膜はTFTの活性層を構成する。そして、ゲイト絶縁膜
603として、厚さ1000Åの酸化珪素膜をプラズマ
CVD法によって形成した。First, the substrate 601 (Corning 7059)
As in Example 1, a silicon oxide film was formed as a base oxide film 602 on the surface of 2000 Å by the plasma CVD method. Then, an amorphous silicon film for forming an active layer was formed to 500 Å by plasma CVD method. After this,
This was left to stand in a reducing atmosphere at 550 to 600 ° C. for 8 to 24 hours for crystallization. Next, this amorphous silicon film was patterned to form an island-shaped silicon film. This island-shaped silicon film constitutes the active layer of the TFT. Then, as the gate insulating film 603, a silicon oxide film having a thickness of 1000 Å was formed by the plasma CVD method.
【0054】その後、厚さ5000Åのアルミニウム膜
をスパッタリング法によって形成して、これをパターニ
ングしてゲイト電極604、605、606を形成し
た。次に基板をpH≒7、1〜3%の酒石酸のエチレン
グリコール溶液に浸し、白金を陰極、このアルミニウム
電極を陽極として陽極酸化をおこない、厚さ2000Å
の陽極酸化物607、608、609を形成した。After that, an aluminum film having a thickness of 5000 Å was formed by a sputtering method and patterned to form gate electrodes 604, 605 and 606. Next, the substrate is immersed in an ethylene glycol solution of tartaric acid of pH ≈ 7 and 1 to 3%, anodization is performed using platinum as a cathode and this aluminum electrode as an anode, and a thickness of 2000Å
The anodic oxides 607, 608 and 609 were formed.
【0055】その後、イオンドーピング法によって、島
状珪素膜にゲイト電極部をマスクとして自己整合的に不
純物を導入した。まず、LDDを持たないPチャネル型
TFTを構成する領域と駆動回路のNチャネル型TFT
を構成する領域をフォトレジストのマスク610で覆っ
て、駆動回路のPチャネル型TFTを構成する領域に硼
素を導入した。まず、図2に示した回転斜めイオン注入
によって低ドーズ量のドーピングをおこなった。この場
合のドーズ量は1×1013〜5×1014原子/cm2 、
加速電圧は5〜80kV、例えば、ドーズ量を3×10
13原子/cm2、加速電圧を60kVとした。この結
果、駆動回路のPチャネル型TFTを構成する領域にP
型の低濃度不純物領域611が形成された。(図6
(A))After that, impurities were introduced into the island-shaped silicon film by ion doping in a self-aligned manner using the gate electrode portion as a mask. First, a region forming a P-channel TFT without LDD and an N-channel TFT of a drive circuit
The region constituting the above was covered with a photoresist mask 610, and boron was introduced into the region constituting the P-channel TFT of the driving circuit. First, low-dose doping was performed by the rotary oblique ion implantation shown in FIG. The dose amount in this case is 1 × 10 13 to 5 × 10 14 atoms / cm 2 ,
The acceleration voltage is 5 to 80 kV, for example, the dose amount is 3 × 10
It was 13 atoms / cm 2 and the acceleration voltage was 60 kV. As a result, P is formed in the region forming the P-channel TFT of the drive circuit.
A low concentration impurity region 611 of the mold was formed. (FIG. 6
(A))
【0056】次に、LDDを持たないPチャネル型TF
Tを構成する領域を覆っていたフォトレジストのマスク
を取り除き、島状珪素に高ドーズ量の硼素イオンのドー
ピングを垂直方向からおこなった。このとき、先におこ
なったドーズ量より1〜3桁多いことが望ましい。本実
施例においては、先のドーズ量の100倍の3×1015
原子/cm2 、加速電圧を60kVとした。この結果、
高濃度不純物領域612、613が形成された。以上の
工程によって、LDD614を有するP型不純物領域
(ソース/ドレイン領域)およびLDDを持たないP型
不純物領域(ソース/ドレイン領域)が形成された。
(図6(B))Next, a P-channel type TF having no LDD
The photoresist mask covering the region forming T was removed, and the island-shaped silicon was doped with a high dose of boron ions in the vertical direction. At this time, it is desirable that the dose amount is 1 to 3 digits larger than the dose amount previously performed. In this embodiment, 3 × 10 15 which is 100 times the previous dose amount is used.
The atom / cm 2 and the acceleration voltage were set to 60 kV. As a result,
High concentration impurity regions 612 and 613 were formed. Through the above steps, the P-type impurity region (source / drain region) having the LDD 614 and the P-type impurity region (source / drain region) having no LDD were formed.
(Fig. 6 (B))
【0057】つぎに、駆動回路のNチャネル型TFTを
構成する領域を覆っていたフォトレジストのマスク61
0を取り除き、先に不純物を導入したPチャネル型TF
T領域をフォトレジストのマスク615で覆った。その
後、駆動回路のNチャネル型TFTを構成する領域に燐
を導入した。まず図2に示した回転斜めイオン注入によ
って低ドーズ量のドーピングをおこなった。この場合の
ドーズ量は1×1013〜5×1014原子/cm2 、加速
電圧は10〜90kV、例えば、ドーズ量を3×1013
原子/cm2 、加速電圧を70kVとした。この結果、
駆動回路のNチャネル型TFTを構成する領域にN型の
低濃度不純物領域616が形成された。(図6(C))Next, a photoresist mask 61 covering the region constituting the N-channel TFT of the drive circuit.
P-channel TF with 0 removed and impurities introduced first
The T region was covered with a photoresist mask 615. After that, phosphorus was introduced into the region of the driving circuit which constitutes the N-channel TFT. First, low-dose doping was performed by the rotary oblique ion implantation shown in FIG. In this case, the dose amount is 1 × 10 13 to 5 × 10 14 atoms / cm 2 , the acceleration voltage is 10 to 90 kV, for example, the dose amount is 3 × 10 13
The atom / cm 2 and the acceleration voltage were 70 kV. As a result,
An N-type low-concentration impurity region 616 was formed in a region forming an N-channel TFT of the driving circuit. (Fig. 6 (C))
【0058】次に、高ドーズ量の燐イオンのドーピング
を垂直方向からおこなった。このとき、先におこなった
ドーズ量より1〜3桁多いことが望ましい。本実施例に
おいては、先のドーズ量の100倍の3×1015原子/
cm2 、加速電圧を70kVとした。この結果、高濃度
不純物領域617が形成された。以上の工程により、L
DD618を有するN型不純物領域(ソース/ドレイン
領域)が形成された。(図6(D)) さらに、KrFエキシマレーザー(波長248nm、パ
ルス幅20nsec)を照射して、ドーピングされた不
純物領域の活性化をおこなった。レーザーのエネルギー
密度は200〜400mJ/cm2 、好ましくは250
〜300mJ/cm2 が適当であった。Next, high dose phosphorus ion doping was performed from the vertical direction. At this time, it is desirable that the dose amount is 1 to 3 digits larger than the dose amount previously performed. In this example, 100 times the previous dose amount, 3 × 10 15 atoms /
cm 2 , and the acceleration voltage was 70 kV. As a result, a high concentration impurity region 617 was formed. Through the above steps, L
An N-type impurity region (source / drain region) having DD618 was formed. (FIG. 6D) Further, a KrF excimer laser (wavelength 248 nm, pulse width 20 nsec) was irradiated to activate the doped impurity regions. The energy density of the laser is 200 to 400 mJ / cm 2 , preferably 250.
〜300 mJ / cm 2 was suitable.
【0059】次に、層間絶縁膜619として,プラズマ
CVD法によって酸化珪素膜を厚さ3000Åに成膜し
た。そして、層間絶縁膜619、ゲイト絶縁膜603の
エッチングをおこなってTFTのソース/ドレインにコ
ンタクトホール形成した。そして、アルミニウム膜をス
パッタリング法によって成膜し、パターニングをおこな
ってソース/ドレイン電極620を形成した。(図6
(E))Next, as the interlayer insulating film 619, a silicon oxide film was formed to a thickness of 3000 Å by the plasma CVD method. Then, the interlayer insulating film 619 and the gate insulating film 603 were etched to form contact holes in the source / drain of the TFT. Then, an aluminum film was formed by a sputtering method and patterned to form source / drain electrodes 620. (FIG. 6
(E))
【0060】その後、パッシベーション膜621とし
て、プラズマCVD法によって窒化珪素膜を厚さ300
0Å形成し、これと層間絶縁膜619、ゲイト絶縁膜6
03をエッチングして、コンタクトホールを形成し、ア
クティブマトリクス回路のTFTに透明導電膜によって
画素電極622を形成した。(図6(F)) 以上のような工程により、駆動回路には、本発明を用い
て作成したLDDを有するNチャネル型TFTとPチャ
ネル型TFTから構成された相補型回路を、アクティブ
マトリクス回路のスイッチング素子にはLDDを持たな
いPチャネル型TFTを用いた、モノシリック型アクテ
ィブマトリクス回路を作製した。なお、TFT形成後、
不純物領域の活性化のために、さらに200〜400℃
で水素化処理をおこなってもよい。After that, as the passivation film 621, a silicon nitride film having a thickness of 300 is formed by a plasma CVD method.
0 Å formed, and the inter-layer insulation film 619, gate insulation film 6
03 was etched to form a contact hole, and a pixel electrode 622 was formed on the TFT of the active matrix circuit with a transparent conductive film. (FIG. 6 (F)) Through the steps as described above, the drive circuit is provided with a complementary circuit composed of the N-channel TFT and the P-channel TFT having the LDD formed by using the present invention, and the active matrix circuit. A monolithic active matrix circuit using a P-channel TFT having no LDD as the switching element was manufactured. After the TFT is formed,
Further 200 to 400 ° C. for activation of the impurity region
You may perform a hydrogenation process with.
【0061】〔実施例5〕本実施例を図8に示す。本実
施例に示す薄膜トランジスタは、ソース/ドレイン領域
として、低不純物領域(比較的低濃度に不純物のドーピ
ングを行った領域)上に窒化チタン膜を形成したものを
用いたことを特徴とする。[Embodiment 5] This embodiment is shown in FIG. The thin film transistor according to this embodiment is characterized in that a titanium nitride film is formed on a low impurity region (a region where impurities are doped at a relatively low concentration) as a source / drain region.
【0062】まず、基板301上に下地酸化膜302と
して、酸化珪素膜をプラズマCVD法によって1000
〜5000Å、例えば、4000Åに成膜した。この酸
化珪素膜は、ガラス基板からの不純物の拡散を防ぐもの
である。First, a silicon oxide film is formed as a base oxide film 302 on the substrate 301 by a plasma CVD method.
The film was formed in a thickness of up to 5000Å, for example, 4000Å. This silicon oxide film prevents diffusion of impurities from the glass substrate.
【0063】そして、活性層を形成するための非晶質珪
素膜をプラズマCVD法やLPCVD法により300〜
1500Åに形成した。ここでは、プラズマCVD法に
よって700Åの厚さに形成した。この後、熱アニール
やレーザーアニールを施して結晶化せしめてもよい。こ
のとき、非晶質珪素膜の結晶化を促進させるためにニッ
ケル等の触媒元素を添加しても構わない。Then, the amorphous silicon film for forming the active layer is formed by the plasma CVD method or the LPCVD method in the range of 300 to 300.
Formed to 1500Å. Here, it is formed to a thickness of 700 Å by the plasma CVD method. Thereafter, thermal annealing or laser annealing may be performed for crystallization. At this time, a catalytic element such as nickel may be added to promote crystallization of the amorphous silicon film.
【0064】次に、この非晶質珪素膜をパターニングし
て、島状珪素膜304を形成した。この島状珪素膜30
4はTFTの活性層を構成する。そして、ゲイト絶縁膜
305として、厚さ200〜1500Å、ここでは10
00Åの酸化珪素膜をプラズマCVD法によって形成し
た。Next, this amorphous silicon film was patterned to form an island-shaped silicon film 304. This island-shaped silicon film 30
Reference numeral 4 constitutes an active layer of the TFT. The gate insulating film 305 has a thickness of 200 to 1500Å, here 10
A 00Å silicon oxide film was formed by the plasma CVD method.
【0065】その後、厚さ1000Å〜3μm、例え
ば、5000Åのアルミニウム(1wt%のSi、もし
くは0.1〜0.3wt%のScを含む)膜をスパッタ
リング法によって形成して、これをパターニングしてゲ
イト電極306を形成した。次に基板をpH≒7、1〜
3%の酒石酸を含んだエチレングリコール溶液に浸し、
白金を陰極、このアルミニウム電極を陽極として、陽極
酸化をおこなった。陽極酸化は、最初一定電流で220
Vまで電圧を上げ、その状態で1時間保持して終了させ
た。このようにして、厚さ2500Åの陽極酸化物30
7を形成した。(図8(A))Then, an aluminum (containing 1 wt% Si or 0.1-0.3 wt% Sc) film having a thickness of 1000 Å to 3 μm, for example 5000 Å, is formed by the sputtering method, and is patterned. The gate electrode 306 was formed. Next, set the substrate to pH ≈ 7, 1-
Soak in ethylene glycol solution containing 3% tartaric acid,
Anodization was performed using platinum as a cathode and this aluminum electrode as an anode. The anodic oxidation is initially 220 at a constant current.
The voltage was increased to V, and the state was maintained for 1 hour to finish. In this way, the anodic oxide 30 having a thickness of 2500 Å
Formed 7. (Figure 8 (A))
【0066】その後、イオンドーピング法またはプラズ
マドーピング法によって、活性層である島状珪素膜30
4にゲイト電極部をマスクとして自己整合的に不純物と
して燐を導入した。ドーピングガスとしてはフォスフィ
ン(PH4 )を用いた。まず、図2に示した回転斜めイ
オン注入によって低ドーズ量のドーピングをおこなっ
た。この場合のドーズ量は1×1014〜5×1014原子
/cm2 、加速電圧は10〜90kVとすればよい。こ
こではドーズ量を2×1014原子/cm2 、加速電圧を
80kVとした。この結果、低濃度不純物領域308が
形成された。またこの工程でチャネル形成領域804が
自己整合的に形成される。(図8(B))After that, the island-shaped silicon film 30 which is an active layer is formed by an ion doping method or a plasma doping method.
Phosphorus was introduced as an impurity in 4 in a self-aligning manner using the gate electrode portion as a mask. Phosphine (PH 4 ) was used as the doping gas. First, low-dose doping was performed by the rotary oblique ion implantation shown in FIG. In this case, the dose amount may be 1 × 10 14 to 5 × 10 14 atoms / cm 2 , and the acceleration voltage may be 10 to 90 kV. Here, the dose amount was 2 × 10 14 atoms / cm 2 and the acceleration voltage was 80 kV. As a result, the low concentration impurity region 308 was formed. Further, in this step, the channel formation region 804 is formed in a self-aligned manner. (Fig. 8 (B))
【0067】次に、露呈したゲイト絶縁膜305を取り
除いた。こうして図8(C)に示す状態を得る。さらに
金属膜800をスパッタ法によって50〜500Åの厚
さに成膜した。ここでは金属膜800としてチタン膜を
200Åの厚さにスパッタ法で形成した。また、チタン
膜の代わりに、ニッケル、モリブデン、タングステン、
白金、パラジウム等の金属材料を用いることができる。Next, the exposed gate insulating film 305 was removed. Thus, the state shown in FIG. 8C is obtained. Further, a metal film 800 was formed to a thickness of 50 to 500 Å by the sputtering method. Here, as the metal film 800, a titanium film having a thickness of 200 Å was formed by a sputtering method. Also, instead of the titanium film, nickel, molybdenum, tungsten,
A metal material such as platinum or palladium can be used.
【0068】そして、レーザー光(例えばKrFエキシ
マレーザー)を照射して、ドーピングされた不純物の活
性化と低不純物領域の再結晶化とを行うとともに、金属
膜800と活性層との界面およびその近傍に金属珪化物
層803(この場合は珪化チタン層)を形成した。レー
ザー光の照射密度は、KrFエキシマレーザーを用いた
場合で、250〜300mJ/cm2 とすればよい。ま
た、レーザー光の加熱中に試料を200〜500℃に加
熱することは効果的である。またレーザー光の照射の代
わりに、強光を照射するのでもよい。(図8(D))Then, laser light (eg, KrF excimer laser) is irradiated to activate the doped impurities and recrystallize the low-impurity region, and at the interface between the metal film 800 and the active layer and its vicinity. A metal silicide layer 803 (in this case, a titanium silicide layer) was formed on. The irradiation density of the laser light may be 250 to 300 mJ / cm 2 when a KrF excimer laser is used. Further, it is effective to heat the sample to 200 to 500 ° C. while heating the laser light. Further, instead of the laser light irradiation, strong light irradiation may be performed. (Figure 8 (D))
【0069】金属化合物層803を形成した後、過酸化
水素とアンモニアと水とを5:2:2で混合したエッチ
ング液で珪化チタン層800のエッチングを行った。そ
して、層間絶縁膜として酸化珪素膜311を6000Å
の厚さに成膜した。さらに穴開け公知を経て、TFTの
ソース/ドレインにコンタクトホール形成した。そし
て、アルミニウム膜をスパッタリング法によって成膜
し、パターニングをおこなってソース/ドレイン電極3
12を形成した。(図8(E))After forming the metal compound layer 803, the titanium silicide layer 800 was etched with an etching solution in which hydrogen peroxide, ammonia and water were mixed at 5: 2: 2. Then, a silicon oxide film 311 is formed as an interlayer insulating film by 6000 Å
Was deposited to a thickness of. Further, through well-known drilling, contact holes were formed in the source / drain of the TFT. Then, an aluminum film is formed by a sputtering method and is patterned to form the source / drain electrodes 3
12 was formed. (Fig. 8 (E))
【0070】以上のような工程により、Nチャネル型の
LDDを有するTFTを作製した。なお、TFT形成
後、不純物領域の活性化のために、さらに200〜40
0℃で水素化処理をおこなってもよい。図8(E)に示
すTFTは、ソース/ドレイン領域が低濃度不純物領域
上に金属珪化物層を有した構成を有し、さらにソース/
ドレイン領域とチャネル形成領域との間に何れか一方が
LDD領域として機能する低濃度不純物領域が形成され
た構成を有している。Through the above steps, a TFT having an N-channel LDD was manufactured. After the TFT is formed, 200 to 40% is further added to activate the impurity region.
You may perform a hydrogenation process at 0 degreeC. The TFT shown in FIG. 8E has a structure in which a source / drain region has a metal silicide layer on a low-concentration impurity region.
A low-concentration impurity region, one of which functions as an LDD region, is formed between the drain region and the channel formation region.
【0071】図8(E)に示す構成におけるソース/ド
レイン領域は、低濃度にドーピングが行われた不純物領
域ではあるが、その表面に金属珪化物層800が形成さ
れているので、その抵抗は低く、ソース/ドレイン領域
としての機能を十分果たす。また金属珪化物層800が
形成されていない低濃度不純物領域308(310で示
される領域に合致する)は、チャネル形成領域804に
隣接した電界集中を緩和するための領域(ドレイン領域
側のこの領域はLDD(ライトドープ領域)となる)と
して機能する。The source / drain region in the structure shown in FIG. 8E is an impurity region which is lightly doped, but since the metal silicide layer 800 is formed on the surface thereof, its resistance is It is low and sufficiently functions as a source / drain region. The low-concentration impurity region 308 where the metal silicide layer 800 is not formed (matches the region indicated by 310) is a region adjacent to the channel formation region 804 for relaxing electric field concentration (this region on the drain region side). Serves as an LDD (lightly doped region)).
【0072】本実施例に示すTFTの作製工程は、不純
物イオンの注入が1回であり、またライトドープピング
で済むので、作製工程の簡略化と生産性の向上を得るこ
とができる。In the manufacturing process of the TFT shown in this embodiment, the impurity ions are implanted only once and light doping is sufficient, so that the manufacturing process can be simplified and the productivity can be improved.
【0073】〔実施例6〕本実施例の作製工程を図9に
示す。本実施例に示す薄膜トランジスタは、ソース/ド
レイン領域の表面にソース/ドレイン領域の低抵抗化
と、ソース/ドレイン電極とソース/ドレイン領域との
コンタクト特性の向上とを果たすための金属珪化物層を
形成したことを特徴とする。[Sixth Embodiment] FIG. 9 shows a manufacturing process of this embodiment. The thin film transistor shown in this embodiment has a metal silicide layer on the surface of the source / drain region for lowering the resistance of the source / drain region and improving the contact characteristics between the source / drain electrode and the source / drain region. It is characterized by being formed.
【0074】まず、基板301上に下地酸化膜302と
して、酸化珪素膜をプラズマCVD法によって1000
〜5000Å、例えば、4000Åに成膜した。この酸
化珪素膜は、ガラス基板からの不純物の拡散を防ぐもの
である。First, a silicon oxide film is formed on the substrate 301 as a base oxide film 302 by plasma CVD to 1000
The film was formed in a thickness of up to 5000Å, for example, 4000Å. This silicon oxide film prevents diffusion of impurities from the glass substrate.
【0075】そして、活性層を形成するための非晶質珪
素膜をプラズマCVD法やLPCVD法により300〜
1500Åに形成した。ここでは、プラズマCVD法に
よって1000Åの厚さに形成した。この後、熱アニー
ルやレーザーアニールを施して結晶化せしめてもよい。
このとき、非晶質珪素膜の結晶化を促進させるためにニ
ッケル等の触媒元素を添加しても構わない。Then, the amorphous silicon film for forming the active layer is formed by the plasma CVD method or the LPCVD method in an amount of 300 to 300 nm.
Formed to 1500Å. Here, it is formed to a thickness of 1000 Å by the plasma CVD method. Thereafter, thermal annealing or laser annealing may be performed for crystallization.
At this time, a catalytic element such as nickel may be added to promote crystallization of the amorphous silicon film.
【0076】次に、この非晶質珪素膜をパターニングし
て、島状珪素膜304を形成した。この島状珪素膜30
4はTFTの活性層を構成する。そして、ゲイト絶縁膜
305として、厚さ200〜1500Å、ここでは10
00Åの酸化珪素膜をプラズマCVD法によって形成し
た。Next, this amorphous silicon film was patterned to form an island-shaped silicon film 304. This island-shaped silicon film 30
Reference numeral 4 constitutes an active layer of the TFT. The gate insulating film 305 has a thickness of 200 to 1500Å, here 10
A 00Å silicon oxide film was formed by the plasma CVD method.
【0077】その後、厚さ1000Å〜3μm、例え
ば、5000Åのアルミニウム(1wt%のSi、もし
くは0.1〜0.3wt%のScを含む)膜をスパッタ
リング法によって形成して、これをパターニングしてゲ
イト電極306を形成した。次に基板をpH≒7、1〜
3%の酒石酸を含んだエチレングリコール溶液に浸し、
白金を陰極、このアルミニウム電極を陽極として、陽極
酸化をおこなった。陽極酸化は、最初一定電流で220
Vまで電圧を上げ、その状態で1時間保持して終了させ
た。このようにして、厚さ2500Åの陽極酸化物30
7を形成した。(図9(A))Then, an aluminum (containing 1 wt% Si or 0.1-0.3 wt% Sc) film having a thickness of 1000 Å to 3 μm, for example 5000 Å, is formed by the sputtering method and is patterned. The gate electrode 306 was formed. Next, set the substrate to pH ≈ 7, 1-
Soak in ethylene glycol solution containing 3% tartaric acid,
Anodization was performed using platinum as a cathode and this aluminum electrode as an anode. The anodic oxidation is initially 220 at a constant current.
The voltage was increased to V, and the state was maintained for 1 hour to finish. In this way, the anodic oxide 30 having a thickness of 2500 Å
Formed 7. (Fig. 9 (A))
【0078】その後、イオンドーピング法またはプラズ
マドーピング法によって、活性層である島状珪素膜30
4にゲイト電極部をマスクとして自己整合的に不純物と
して燐を導入した。ドーピングガスとしてはフォスフィ
ン(PH4 )を用いた。まず、図2に示した回転斜めイ
オン注入によって低ドーズ量のドーピングをおこなっ
た。この場合のドーズ量は1×1014〜5×1014原子
/cm2 、加速電圧は10〜90kVとすればよい。こ
こではドーズ量を2×1014原子/cm2 、加速電圧を
80kVとした。この結果、低濃度不純物領域308が
形成された。またこの工程でチャネル形成領域804が
自己整合的に形成された。(図9(B))After that, the island-shaped silicon film 30 which is an active layer is formed by an ion doping method or a plasma doping method.
Phosphorus was introduced as an impurity in 4 in a self-aligning manner using the gate electrode portion as a mask. Phosphine (PH 4 ) was used as the doping gas. First, low-dose doping was performed by the rotary oblique ion implantation shown in FIG. In this case, the dose amount may be 1 × 10 14 to 5 × 10 14 atoms / cm 2 , and the acceleration voltage may be 10 to 90 kV. Here, the dose amount was 2 × 10 14 atoms / cm 2 and the acceleration voltage was 80 kV. As a result, the low concentration impurity region 308 was formed. Further, in this step, the channel formation region 804 was formed in a self-aligned manner. (Fig. 9 (B))
【0079】次に、2×1015cm-2のドーズ量で燐イ
オンのドーピングをプラズマドーピング法で行う。この
ドーピングは、基板に対して垂直な方向から行った。こ
の工程で、ソース/ドレイン領域として機能する一対の
高濃度不純物領域309が形成される。(図9(C))Next, phosphorus ion doping is performed by a plasma doping method at a dose amount of 2 × 10 15 cm -2 . This doping was performed from the direction perpendicular to the substrate. In this step, a pair of high-concentration impurity regions 309 which function as source / drain regions are formed. (Fig. 9 (C))
【0080】次に露呈しているゲイト絶縁膜305を取
り除いた。こうして図9(D)に示す状態を得る。さら
に金属膜800をスパッタ法によって50〜500Åの
厚さに成膜した。ここでは金属膜800としてチタン膜
を200Åの厚さにスパッタ法で形成した。なおチタン
膜の代わりに、ニッケル、モリブデン、タングステン、
白金、パラジウム等の金属材料を用いることができる。Next, the exposed gate insulating film 305 was removed. Thus, the state shown in FIG. 9D is obtained. Further, a metal film 800 was formed to a thickness of 50 to 500 Å by the sputtering method. Here, as the metal film 800, a titanium film having a thickness of 200 Å was formed by a sputtering method. Instead of the titanium film, nickel, molybdenum, tungsten,
A metal material such as platinum or palladium can be used.
【0081】そして、レーザー光(例えばKrFエキシ
マレーザー)を照射して、ドーピングされた不純物の活
性化と低不純物領域の再結晶化とを行うとともに、金属
膜800と活性層との界面およびその近傍に金属珪化物
層803(この場合は珪化チタン層)を形成した。レー
ザー光の照射密度は、KrFエキシマレーザーを用いた
場合で、250〜300mJ/cm2 とすればよい。ま
た、レーザー光の加熱中に試料を200〜500℃に加
熱することは効果的である。またレーザー光の照射の代
わりに、強光を照射するのでもよい。(図9(E))Then, laser light (eg, KrF excimer laser) is irradiated to activate the doped impurities and recrystallize the low-impurity region, and at the same time, the interface between the metal film 800 and the active layer and its vicinity. A metal silicide layer 803 (in this case, a titanium silicide layer) was formed on. The irradiation density of the laser light may be 250 to 300 mJ / cm 2 when a KrF excimer laser is used. Further, it is effective to heat the sample to 200 to 500 ° C. while heating the laser light. Further, instead of the laser light irradiation, strong light irradiation may be performed. (Fig. 9 (E))
【0082】金属化合物層803を形成した後、過酸化
水素とアンモニアと水とを5:2:2で混合したエッチ
ング液で珪化チタン層800のエッチングを行った。そ
して、層間絶縁膜として酸化珪素膜311を6000Å
の厚さに成膜した。さらに穴開け公知を経て、TFTの
ソース/ドレインにコンタクトホール形成した。そし
て、アルミニウム膜をスパッタリング法によって成膜
し、パターニングをおこなってソース/ドレイン電極3
12を形成した。(図8(F))After forming the metal compound layer 803, the titanium silicide layer 800 was etched with an etching solution in which hydrogen peroxide, ammonia and water were mixed at 5: 2: 2. Then, a silicon oxide film 311 is formed as an interlayer insulating film by 6000 Å
Was deposited to a thickness of. Further, through well-known drilling, contact holes were formed in the source / drain of the TFT. Then, an aluminum film is formed by a sputtering method and is patterned to form the source / drain electrodes 3
12 was formed. (Figure 8 (F))
【0083】以上のような工程により、Nチャネル型の
LDDを有するTFTを作製した。なお、TFT形成
後、不純物領域の活性化のために、さらに200〜40
0℃で水素化処理をおこなってもよい。図8(E)に示
すTFTは、310がソース/ドレイン領域とチャネル
形成領域との間において電界集中を緩和する領域として
機能する構成を有している。Through the above steps, a TFT having an N-channel LDD was manufactured. After the TFT is formed, 200 to 40% is further added to activate the impurity region.
You may perform a hydrogenation process at 0 degreeC. The TFT shown in FIG. 8E has a structure in which 310 functions as a region for relaxing electric field concentration between the source / drain regions and the channel formation region.
【0084】[0084]
【発明の効果】従来、低濃度不純物領域を形成後、ゲイ
ト電極の側面に隣接して側壁を形成することによってL
DD領域を形成していたが、この工程は側壁の形成が困
難で、手間がかかるために、歩留りが低く生産性の面で
問題があった。しかし、本発明によって、側壁の形成が
不要となり、通常のTFT作製におけるイオンドーピン
グ工程において、斜方向からの低濃度不純物の導入、お
よび垂直方向からの高濃度不純物の導入をおこなうだけ
で、容易にLDDを有するTFTを形成できるようにな
り、歩留りの向上に有益である。According to the prior art, after forming the low-concentration impurity region, the sidewall is formed adjacent to the side surface of the gate electrode.
Although the DD region was formed, in this process, it is difficult to form the side wall and it takes time and labor, so that the yield is low and there is a problem in productivity. However, according to the present invention, the formation of the side wall is not required, and in the ion doping process in the usual TFT fabrication, it is possible to easily introduce the low-concentration impurity from the oblique direction and the high-concentration impurity from the vertical direction. It becomes possible to form a TFT having an LDD, which is useful for improving the yield.
【0085】また、酸化物被膜に覆われたゲイト電極を
有するTFTにおいて、低濃度不純物を形成する際に不
純物を注入する入射角を制御することによって酸化物被
膜の下部にのみLDDを有する構造や、Overlap
LDDの構造をとるTFTを作製することが出来る。Further, in a TFT having a gate electrode covered with an oxide film, a structure having an LDD only under the oxide film is controlled by controlling an incident angle at which the impurity is injected when forming a low concentration impurity. , Overlap
A TFT having an LDD structure can be manufactured.
【0086】このように、本明細書で開示する発明を利
用することで、必要とする特性(特にOFF電流特性)
を有する薄膜トランジスタを生産性良く、高い歩留りで
形成することができる。As described above, by using the invention disclosed in this specification, required characteristics (particularly OFF current characteristics) are obtained.
It is possible to form a thin film transistor having a high productivity with a high yield.
【図1】 ドーピングをおこなう装置を示す。FIG. 1 shows an apparatus for performing doping.
【図2】 斜めイオン注入の概念を示す。FIG. 2 shows the concept of oblique ion implantation.
【図3】 実施例1の薄膜トランジスタの作製工程を示
す。3A to 3C show steps of manufacturing a thin film transistor of Example 1.
【図4】 実施例2の薄膜トランジスタの作製工程を示
す。FIG. 4 shows a process of manufacturing a thin film transistor of Example 2.
【図5】 実施例3の薄膜トランジスタの作製工程を示
す。5A to 5C show steps of manufacturing a thin film transistor of Example 3.
【図6】 実施例4の薄膜トランジスタの作製工程を示
す。6A to 6C show steps of manufacturing a thin film transistor of Example 4.
【図7】 従来法による工程を示す。FIG. 7 shows a process according to a conventional method.
【図8】 実施例5の薄膜トランジスタの作製工程を示
す。8A to 8C show steps of manufacturing a thin film transistor of Example 5.
【図9】 実施例6の薄膜トランジスタの作製工程を示
す。9A to 9C show steps of manufacturing a thin film transistor of Example 6.
101・・・・チャンバー 102・・・・サンプルホルダー 103・・・・アノード電極 104・・・・電源 105・・・・グリッド電極 106・・・・不純物イオン 107・・・・基板 108・・・・回転機構 301・・・・基板 302・・・・下地酸化膜 303・・・・珪素膜 304・・・・島状珪素膜 305・・・・ゲイト絶縁膜 306・・・・ゲイト電極 307・・・・低濃度不純物領域 308・・・・高濃度不純物領域(ソース/ドレイン領
域) 309・・・・低濃度ドレイン領域(LDD) 310・・・・層間絶縁膜 311・・・・ソース/ドレイン電極101 ... Chamber 102 ... Sample holder 103 ... Anode electrode 104 ... Power supply 105 ... Grid electrode 106 ... Impurity ions 107 ... Substrate 108 ... Rotation mechanism 301 ... Substrate 302 ... Underlayer oxide film 303 ... Silicon film 304 ... Island silicon film 305 ... Gate insulating film 306 ... Gate electrode 307.・ ・ ・ Low concentration impurity region 308 ・ ・ ・ High concentration impurity region (source / drain region) 309 ・ ・ ・ ・ Low concentration drain region (LDD) 310 ・ ・ ・ Interlayer insulating film 311 ・ ・ ・ Source / drain electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/265 L (72)発明者 山口 直明 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 (72)発明者 須沢 英臣 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 (72)発明者 魚地 秀貴 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内 (72)発明者 竹村 保彦 神奈川県厚木市長谷398番地 株式会社半 導体エネルギー研究所内─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI Technical indication H01L 21/265 L (72) Inventor Naoaki Yamaguchi 398 Hase, Atsugi, Kanagawa Prefecture Semiconductor Conductor Research (72) Inventor Hideomi Suzawa 398 Hase, Atsugi-shi, Kanagawa Semi-conductor Energy Laboratory Co., Ltd. (72) Inventor Hidetaka Uochi 398, Hase, Atsugi-shi, Kanagawa Semi-conductor Energy Institute (72) Inventor Takemura Yasuhiko 398 Hase, Atsugi-shi, Kanagawa Inside Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd.
Claims (10)
るTFTにおいて、 ゲイト電極をマスクとし、基板に対して斜方向から自己
整合的に低ドーズ量の不純物を導入して、低濃度不純物
領域を形成する工程と、 基板に対して垂直方向から自己整合的に高ドーズ量の不
純物を導入して、高濃度不純物領域を形成する工程とを
有し、 前記酸化物被膜の下部に、低濃度ドレイン領域(LD
D)を形成することを特徴とする半導体装置の作製方
法。1. In a TFT having a gate electrode covered with an oxide film, a low-concentration impurity region is formed by introducing a low-dose impurity in a self-aligned manner obliquely to a substrate using the gate electrode as a mask. And a step of forming a high-concentration impurity region by introducing a high-dose impurity in a self-aligned manner from a direction perpendicular to the substrate, and forming a high-concentration impurity region below the oxide film. Drain region (LD
D) is formed, a method for manufacturing a semiconductor device.
極下部にまでおよぶ低濃度ドレイン領域(Overla
p LDD)を形成することを特徴とする半導体装置の
作製方法。2. The low-concentration drain region (LDD) according to claim 1, wherein the formed low-concentration drain region (LDD) extends to a lower portion of the gate electrode.
p LDD) is formed.
あることを特徴とする半導体装置の作製方法。3. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein an incident angle when introducing a low-concentration impurity is 30 degrees or more.
において、 基板を傾けて、回転させることによって不純物を導入す
ることを特徴とする半導体装置の作製方法。4. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 1, wherein in the step of introducing a low-concentration impurity into the substrate in an oblique direction, the impurity is introduced by tilting and rotating the substrate. .
酸化することによって得られた陽極酸化物であることを
特徴とする半導体装置の作製方法。5. The gate electrode according to claim 1, wherein the gate electrode is composed of a metal electrode, and the oxide covering the gate electrode is an anodic oxide obtained by anodizing the gate electrode. And a method for manufacturing a semiconductor device.
m2 のドーズ量で導入され、 低ドーズ量の不純物は1×1014〜5×1015原子/c
m2 のドーズ量で導入されることを特徴とする半導体装
置の作製方法。6. The impurity according to claim 1, wherein the high-dose impurity is 1 × 10 13 to 5 × 10 14 atoms / c.
The impurity introduced at a dose amount of m 2 is 1 × 10 14 to 5 × 10 15 atoms / c.
A method for manufacturing a semiconductor device, which is introduced with a dose amount of m 2 .
料を酸化させた酸化物被膜が形成されており前記絶縁層
の下部に対応する前記活性層領域には、低濃度不純物領
域が形成されていることを特徴とする半導体装置。7. An active layer, a gate insulating film formed on the active layer, and a gate electrode formed on the gate insulating film. The gate electrode is provided on a side surface of the gate electrode. A semiconductor device, wherein an oxide film obtained by oxidizing a constituent material is formed, and a low-concentration impurity region is formed in the active layer region corresponding to a lower portion of the insulating layer.
マスクとして、該遮蔽材料下に対応する活性層に斜め方
向から不純物イオンを注入することを特徴とする半導体
装置の作製方法。8. A method of manufacturing a semiconductor device, comprising: using a shielding material provided around a gate electrode as a mask, implanting impurity ions from an oblique direction into a corresponding active layer below the shielding material.
料を酸化させた酸化物被膜が形成されており前記酸化物
被膜の下部に対応する前記活性層領域には、低濃度不純
物領域が形成されており、 前記活性層領域のソースおよびドレイン領域を構成する
領域の表面には、金属層が形成されていることを特徴と
する半導体装置。9. An active layer, a gate insulating film formed on the active layer, and a gate electrode formed on the gate insulating film. The gate electrode is provided on a side surface of the gate electrode. An oxide film formed by oxidizing a constituent material is formed, and a low-concentration impurity region is formed in the active layer region corresponding to a lower portion of the oxide film. Source and drain regions of the active layer region are formed. A semiconductor device, wherein a metal layer is formed on the surface of the region forming the.
るTFTの作製工程において、 ゲイト電極をマスクとし、基板に対して斜方向から不純
物を導入する工程と、 ソースおよびドレイン領域に対応する活性層表面に金属
層を形成する工程と、 を有し、 前記不純物を導入する工程において、前記酸化物被膜下
の活性層中に不純物領域が形成されることを特徴とする
半導体装置の作製方法。10. A step of manufacturing a TFT having a gate electrode covered with an oxide film, a step of introducing an impurity from a diagonal direction to a substrate using a gate electrode as a mask, and an activity corresponding to a source and drain region. And a step of forming a metal layer on the surface of the layer, wherein in the step of introducing the impurity, an impurity region is formed in the active layer below the oxide film.
Priority Applications (10)
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