JP2003158135A - 薄膜トランジスタの製造方法およびそれを備える表示装置の製造方法 - Google Patents
薄膜トランジスタの製造方法およびそれを備える表示装置の製造方法Info
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- JP2003158135A JP2003158135A JP2001358781A JP2001358781A JP2003158135A JP 2003158135 A JP2003158135 A JP 2003158135A JP 2001358781 A JP2001358781 A JP 2001358781A JP 2001358781 A JP2001358781 A JP 2001358781A JP 2003158135 A JP2003158135 A JP 2003158135A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 多結晶シリコン膜を用いた薄膜トランジスタ
の製造方法において、非晶質シリコン膜堆積後または脱
水素後、クリーンルーム内の雰囲気に晒されることによ
り、膜表面に汚染された自然酸化シリコン膜が形成され
る。この状態でレーザーアニールを行うと、汚染物質が
多結晶シリコン膜中に取り込まれ、トランジスタ特性を
悪化させ、また、この自然酸化シリコン膜を除去した状
態で結晶化を行うと結晶粒径が小さくなる。さらに結晶
粒径を大きくするためレーザーエネルギーを上げると、
シリコン膜がアブレーションを起こしてしまう。 【解決手段】 脱水素後の非晶質シリコン膜表面の自然
酸化シリコン膜をフッ酸溶液で除去することで、汚染物
質がシリコン膜中に取りこまれるのを防止する。また、
その後、表面に酸化膜を形成してレーザーアニールを行
うことで、結晶粒径の低下とアブレーションを防止す
る。
の製造方法において、非晶質シリコン膜堆積後または脱
水素後、クリーンルーム内の雰囲気に晒されることによ
り、膜表面に汚染された自然酸化シリコン膜が形成され
る。この状態でレーザーアニールを行うと、汚染物質が
多結晶シリコン膜中に取り込まれ、トランジスタ特性を
悪化させ、また、この自然酸化シリコン膜を除去した状
態で結晶化を行うと結晶粒径が小さくなる。さらに結晶
粒径を大きくするためレーザーエネルギーを上げると、
シリコン膜がアブレーションを起こしてしまう。 【解決手段】 脱水素後の非晶質シリコン膜表面の自然
酸化シリコン膜をフッ酸溶液で除去することで、汚染物
質がシリコン膜中に取りこまれるのを防止する。また、
その後、表面に酸化膜を形成してレーザーアニールを行
うことで、結晶粒径の低下とアブレーションを防止す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ガラス基板上に形
成された絶縁膜上に設けられた薄膜トランジスタ（ＴＦ
Ｔ）、またはそれらを応用した薄膜集積回路を設けた表
示装置の製造方法に関する。特に、薄膜集積回路を搭載
したアクティブ型液晶表示装置（液晶ディスプレー）の
製造方法に関する。
成された絶縁膜上に設けられた薄膜トランジスタ（ＴＦ
Ｔ）、またはそれらを応用した薄膜集積回路を設けた表
示装置の製造方法に関する。特に、薄膜集積回路を搭載
したアクティブ型液晶表示装置（液晶ディスプレー）の
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ガラス等の絶縁基板上に薄膜トラ
ンジスタを有する半導体装置、例えば、薄膜トランジス
タを画素の駆動に用いるアクティブ型液晶表示装置が開
発されている。これらの装置に用いられる薄膜トランジ
スタには、薄膜状のシリコン半導体を用いるのが一般的
である。薄膜状のシリコン半導体の中で、結晶性を有す
る多結晶シリコンからなるものがあり、この多結晶シリ
コン薄膜トランジスタは非晶質シリコン薄膜トランジス
タに比べて電子移動度が２桁以上大きく、素子の微細化
や駆動回路を同一基板上に集積可能である等の利点を有
している。近年、液晶表示装置の分野ではこの多結晶シ
リコン薄膜トランジスタを用いた駆動回路内蔵型薄膜ト
ランジスタアレイを安価で大面積化が容易なガラス基板
上に作製する技術の開発が活発であり実用化が始まって
いる。
ンジスタを有する半導体装置、例えば、薄膜トランジス
タを画素の駆動に用いるアクティブ型液晶表示装置が開
発されている。これらの装置に用いられる薄膜トランジ
スタには、薄膜状のシリコン半導体を用いるのが一般的
である。薄膜状のシリコン半導体の中で、結晶性を有す
る多結晶シリコンからなるものがあり、この多結晶シリ
コン薄膜トランジスタは非晶質シリコン薄膜トランジス
タに比べて電子移動度が２桁以上大きく、素子の微細化
や駆動回路を同一基板上に集積可能である等の利点を有
している。近年、液晶表示装置の分野ではこの多結晶シ
リコン薄膜トランジスタを用いた駆動回路内蔵型薄膜ト
ランジスタアレイを安価で大面積化が容易なガラス基板
上に作製する技術の開発が活発であり実用化が始まって
いる。
【０００３】従来の液晶表示装置に用いられるアクティ
ブマトリックスアレイ用薄膜トランジスタの製造方法を
図面をもとに説明する。
ブマトリックスアレイ用薄膜トランジスタの製造方法を
図面をもとに説明する。
【０００４】まず、図２(a)に示すようにガラス基板１
１にプラズマＣＶＤ法にてバッファー層１２となる酸化
シリコン膜を形成する。その後、前記酸化シリコン薄膜
を形成したガラス基板を大気中に取り出すことなくプラ
ズマＣＶＤ法にて非晶質シリコン(a-Si)１３を堆積す
る。次にa-Si膜中の水素を低減するために窒素雰囲気下
で４００〜４５０℃、６０分程度の熱処理を行う。この
とき非晶質シリコン膜上には自然酸化膜２１が形成され
ている。エキシマレーザーアニールにてa-Si膜を多結晶
化し多結晶シリコン（poly-Si）膜１４を形成する。こ
のときエキシマレーザーは波長３０８ｎｍのXeClエキシ
マレーザーを用いる。
１にプラズマＣＶＤ法にてバッファー層１２となる酸化
シリコン膜を形成する。その後、前記酸化シリコン薄膜
を形成したガラス基板を大気中に取り出すことなくプラ
ズマＣＶＤ法にて非晶質シリコン(a-Si)１３を堆積す
る。次にa-Si膜中の水素を低減するために窒素雰囲気下
で４００〜４５０℃、６０分程度の熱処理を行う。この
とき非晶質シリコン膜上には自然酸化膜２１が形成され
ている。エキシマレーザーアニールにてa-Si膜を多結晶
化し多結晶シリコン（poly-Si）膜１４を形成する。こ
のときエキシマレーザーは波長３０８ｎｍのXeClエキシ
マレーザーを用いる。
【０００５】次に図２（ｂ）に示すように、poly-Si膜
を所望の形状に加工した後、フォトレジスト２３にて不
純物注入用のマスクを形成しソースおよびドレイン領域
１４ｃに不純物（燐イオン）を注入する。次に、ゲート
絶縁膜１５となる酸化シリコン膜を形成する。その後、
ゲート電極１６を形成し薄膜トランジスタにLDD領域１
４ｂを形成するため不純物（燐イオン）を注入する。不
純物が注入されていない領域１４ａは真性多結晶シリコ
ンであり、チャネル領域となる。
を所望の形状に加工した後、フォトレジスト２３にて不
純物注入用のマスクを形成しソースおよびドレイン領域
１４ｃに不純物（燐イオン）を注入する。次に、ゲート
絶縁膜１５となる酸化シリコン膜を形成する。その後、
ゲート電極１６を形成し薄膜トランジスタにLDD領域１
４ｂを形成するため不純物（燐イオン）を注入する。不
純物が注入されていない領域１４ａは真性多結晶シリコ
ンであり、チャネル領域となる。
【０００６】次に、図２（ｃ）に示すように、層間絶縁
膜となる酸化シリコン膜１７を形成した後、注入した不
純物の活性化を、減圧窒素雰囲気下で５００〜６００℃
の温度でアニールを施すことにより行う。次に、ソース
およびドレイン領域上の絶縁膜にコンタクトホールを開
口し、ＳＤ配線(Al/Ti)１８、１９を形成する。
膜となる酸化シリコン膜１７を形成した後、注入した不
純物の活性化を、減圧窒素雰囲気下で５００〜６００℃
の温度でアニールを施すことにより行う。次に、ソース
およびドレイン領域上の絶縁膜にコンタクトホールを開
口し、ＳＤ配線(Al/Ti)１８、１９を形成する。
【０００７】最後に窒化シリコンからなる保護絶縁膜２
０を形成し、水素雰囲気でのアニールを行うことで、多
結晶シリコン薄膜中の未結合手を水素にて補償し、特性
を向上させ薄膜トランジスタが完成する。
０を形成し、水素雰囲気でのアニールを行うことで、多
結晶シリコン薄膜中の未結合手を水素にて補償し、特性
を向上させ薄膜トランジスタが完成する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】非晶質シリコン膜堆積
後、または脱水素後、クリーンルーム内の雰囲気に晒さ
れることにより、非晶質シリコン膜上に汚染（有機物，
ホウ素，アルカリ金属等による）された酸化シリコン膜
が形成される。このままの状態で結晶化を行うと、汚染
物質がpoly-Si膜内に取り込まれてしまう。これはトラ
ンジスタ特性および信頼性を悪化させる原因となる。
後、または脱水素後、クリーンルーム内の雰囲気に晒さ
れることにより、非晶質シリコン膜上に汚染（有機物，
ホウ素，アルカリ金属等による）された酸化シリコン膜
が形成される。このままの状態で結晶化を行うと、汚染
物質がpoly-Si膜内に取り込まれてしまう。これはトラ
ンジスタ特性および信頼性を悪化させる原因となる。
【０００９】また、この酸化シリコン膜をフッ酸溶液で
除去し、表面を撥水状態のままでレーザーアニールを行
うと、poly-Si結晶粒径が小さくなる。また、大きな粒
径を得るために、レーザーエネルギーを高くすると膜が
アブレーションを起こしてしまう。
除去し、表面を撥水状態のままでレーザーアニールを行
うと、poly-Si結晶粒径が小さくなる。また、大きな粒
径を得るために、レーザーエネルギーを高くすると膜が
アブレーションを起こしてしまう。
【００１０】
【課題を解決するための手段】脱水素後の非晶質シリコ
ン膜表面の自然酸化膜をフッ酸溶液で除去した後、表面
に膜厚１〜１０ｎｍの酸化膜を形成する。このようにす
ることで、汚染物質がシリコン膜に付着することを防止
するとともに、レーザーエネルギーを自然酸化膜がある
ときの状態と同じ条件で照射することが可能となる。
ン膜表面の自然酸化膜をフッ酸溶液で除去した後、表面
に膜厚１〜１０ｎｍの酸化膜を形成する。このようにす
ることで、汚染物質がシリコン膜に付着することを防止
するとともに、レーザーエネルギーを自然酸化膜がある
ときの状態と同じ条件で照射することが可能となる。
【００１１】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載の薄膜トラ
ンジスタの製造方法は、ガラス基板上に非晶質シリコン
膜を堆積する工程と、前記非晶質シリコン膜中に含有さ
れる水素を離脱させるために４００℃以上の温度で前記
非晶質シリコン膜を加熱する工程と、前記非晶質シリコ
ン膜上に形成された自然酸化シリコン膜を、オゾン溶液
で洗浄した後、フッ酸溶液で除去する工程と、前記非晶
質シリコン膜の表面に膜厚１〜１０ｎｍの酸化シリコン
膜を形成する工程と、前記酸化シリコン膜が形成された
前記非晶質シリコン膜にレーザー光を照射して多結晶シ
リコン膜を形成する工程とを備える薄膜トランジスタの
製造方法である。
ンジスタの製造方法は、ガラス基板上に非晶質シリコン
膜を堆積する工程と、前記非晶質シリコン膜中に含有さ
れる水素を離脱させるために４００℃以上の温度で前記
非晶質シリコン膜を加熱する工程と、前記非晶質シリコ
ン膜上に形成された自然酸化シリコン膜を、オゾン溶液
で洗浄した後、フッ酸溶液で除去する工程と、前記非晶
質シリコン膜の表面に膜厚１〜１０ｎｍの酸化シリコン
膜を形成する工程と、前記酸化シリコン膜が形成された
前記非晶質シリコン膜にレーザー光を照射して多結晶シ
リコン膜を形成する工程とを備える薄膜トランジスタの
製造方法である。
【００１２】本発明の請求項２記載の薄膜トランジスタ
の製造方法は、オゾン溶液を用いて非晶質シリコン膜の
表面に酸化シリコン膜を形成することを特徴とする。
の製造方法は、オゾン溶液を用いて非晶質シリコン膜の
表面に酸化シリコン膜を形成することを特徴とする。
【００１３】本発明の請求項３記載の薄膜トランジスタ
の製造方法は、フッ酸溶液で自然酸化シリコン膜を除去
する工程と、純水で前記フッ酸溶液を洗い流し、オゾン
溶液で酸化シリコン膜を形成する工程とを１台の洗浄装
置で連続に行うことを特徴とする。
の製造方法は、フッ酸溶液で自然酸化シリコン膜を除去
する工程と、純水で前記フッ酸溶液を洗い流し、オゾン
溶液で酸化シリコン膜を形成する工程とを１台の洗浄装
置で連続に行うことを特徴とする。
【００１４】本発明の請求項４記載の薄膜トランジスタ
の製造方法は、酸化雰囲気中で２００℃〜６００℃の温
度で加熱して非晶質シリコン膜の表面に酸化シリコン膜
を形成することを特徴とする。
の製造方法は、酸化雰囲気中で２００℃〜６００℃の温
度で加熱して非晶質シリコン膜の表面に酸化シリコン膜
を形成することを特徴とする。
【００１５】本発明の請求項５記載の薄膜トランジスタ
の製造方法は、酸化雰囲気中でのプラズマ放電により非
晶質シリコン膜の表面に酸化シリコン膜を形成すること
を特徴とする。
の製造方法は、酸化雰囲気中でのプラズマ放電により非
晶質シリコン膜の表面に酸化シリコン膜を形成すること
を特徴とする。
【００１６】本発明の請求項６記載の薄膜トランジスタ
の製造方法は、酸化雰囲気中で紫外域の強光を照射する
ことにより非晶質シリコン膜の表面に酸化シリコン膜を
形成することを特徴とする。
の製造方法は、酸化雰囲気中で紫外域の強光を照射する
ことにより非晶質シリコン膜の表面に酸化シリコン膜を
形成することを特徴とする。
【００１７】本発明の請求項７記載の発明は、請求項１
〜６のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法を
備える表示装置の製造方法である。
〜６のいずれかに記載の薄膜トランジスタの製造方法を
備える表示装置の製造方法である。
【００１８】以下、本発明の実施の形態について図面を
参照しながら説明する。
参照しながら説明する。
【００１９】（実施の形態１）まず、図１(a)に示すよ
うにガラス基板１１上にバッファー層１２となる酸化シ
リコン膜を形成する。その後、この酸化シリコン薄膜を
形成したガラス基板を大気中に取り出すことなくプラズ
マＣＶＤ法にて非晶質シリコン(a-Si)膜１３をガラス基
板に堆積する。次に、酸化シリコン膜および非晶質シリ
コン膜が形成されたガラス基板１１を大気中に取りだ
し、a-Si膜中の水素を低減するために、熱処理炉内にお
いて窒素雰囲気下で４００〜４５０℃、６０分程度の熱
処理を行う。このとき非晶質シリコン膜上には自然酸化
シリコン膜２１が形成されている。
うにガラス基板１１上にバッファー層１２となる酸化シ
リコン膜を形成する。その後、この酸化シリコン薄膜を
形成したガラス基板を大気中に取り出すことなくプラズ
マＣＶＤ法にて非晶質シリコン(a-Si)膜１３をガラス基
板に堆積する。次に、酸化シリコン膜および非晶質シリ
コン膜が形成されたガラス基板１１を大気中に取りだ
し、a-Si膜中の水素を低減するために、熱処理炉内にお
いて窒素雰囲気下で４００〜４５０℃、６０分程度の熱
処理を行う。このとき非晶質シリコン膜上には自然酸化
シリコン膜２１が形成されている。
【００２０】次に、濃度２０ppm程度のオゾン溶液を用
いてa-Si膜上の自然酸化シリコン膜２１を洗浄し、さら
に濃度1%のフッ酸溶液で自然酸化シリコン膜２１を除去
し、続いてa-Si膜上に残留しているフッ酸溶液を純水に
て洗い流した後、オゾン溶液でa-Si膜表面を洗浄しつつ
表面に膜厚１〜１０nmの酸化シリコン膜２２を形成す
る。
いてa-Si膜上の自然酸化シリコン膜２１を洗浄し、さら
に濃度1%のフッ酸溶液で自然酸化シリコン膜２１を除去
し、続いてa-Si膜上に残留しているフッ酸溶液を純水に
て洗い流した後、オゾン溶液でa-Si膜表面を洗浄しつつ
表面に膜厚１〜１０nmの酸化シリコン膜２２を形成す
る。
【００２１】続いて残留しているオゾン溶液を純水で洗
い流した後、基板を乾燥する。次にエキシマレーザーア
ニールにてa-Si膜を多結晶化しpoly-Si膜１４を形成す
る。このとき、エキシマレーザーは波長308nmのXeClエ
キシマレーザーを用いる。
い流した後、基板を乾燥する。次にエキシマレーザーア
ニールにてa-Si膜を多結晶化しpoly-Si膜１４を形成す
る。このとき、エキシマレーザーは波長308nmのXeClエ
キシマレーザーを用いる。
【００２２】次に図１（ｂ）に示すように、poly-Si膜
を所望の形状に加工した後、フォトレジスト２３にて不
純物注入用のマスクを形成し、ソースおよびドレイン領
域１４ｃに不純物（燐イオン）を注入する。ゲート絶縁
膜１５となる酸化シリコン膜を形成した後、ゲート電極
１６を形成し、薄膜トランジスタにLDD領域１４ｂを形
成するため不純物（燐イオン）を注入する。不純物が注
入されていない領域１４ａは真性多結晶シリコンであ
り、チャネル領域となる。
を所望の形状に加工した後、フォトレジスト２３にて不
純物注入用のマスクを形成し、ソースおよびドレイン領
域１４ｃに不純物（燐イオン）を注入する。ゲート絶縁
膜１５となる酸化シリコン膜を形成した後、ゲート電極
１６を形成し、薄膜トランジスタにLDD領域１４ｂを形
成するため不純物（燐イオン）を注入する。不純物が注
入されていない領域１４ａは真性多結晶シリコンであ
り、チャネル領域となる。
【００２３】次に、図1（ｃ）に示すように、層間絶縁
膜となる酸化シリコン膜１７を形成した後、減圧窒素雰
囲気下で500〜600℃の温度でアニールを施し、注入した
不純物を活性化する。次に、ソースおよびドレイン領域
上の絶縁膜にコンタクトホールを開口し、ＳＤ配線(Al/
Ti)１８、１９を形成する。
膜となる酸化シリコン膜１７を形成した後、減圧窒素雰
囲気下で500〜600℃の温度でアニールを施し、注入した
不純物を活性化する。次に、ソースおよびドレイン領域
上の絶縁膜にコンタクトホールを開口し、ＳＤ配線(Al/
Ti)１８、１９を形成する。
【００２４】最後に窒化シリコンからなる保護絶縁膜２
０を形成し、水素雰囲気でのアニールを行い、多結晶シ
リコン薄膜中の未結合手を水素にて補償することで特性
を向上させ薄膜トランジスタが完成する。
０を形成し、水素雰囲気でのアニールを行い、多結晶シ
リコン薄膜中の未結合手を水素にて補償することで特性
を向上させ薄膜トランジスタが完成する。
【００２５】（実施の形態２）まず、図１(a)に示すよ
うにガラス基板１１上にバッファー層１２となる酸化シ
リコン膜を形成する。その後、この酸化シリコン薄膜を
形成したガラス基板を大気中に取り出すことなくプラズ
マＣＶＤ法にて非晶質シリコン(a-Si)膜１３をガラス基
板に堆積する。次に、酸化シリコン膜および非晶質シリ
コン膜が形成されたガラス基板１１を大気中に取りだ
し、a-Si膜中の水素を低減するために熱処理炉内におい
て窒素雰囲気下で４００〜４５０℃、６０分程度の熱処
理を行う。このとき非晶質シリコン膜上には自然酸化膜
２１が形成されている。
うにガラス基板１１上にバッファー層１２となる酸化シ
リコン膜を形成する。その後、この酸化シリコン薄膜を
形成したガラス基板を大気中に取り出すことなくプラズ
マＣＶＤ法にて非晶質シリコン(a-Si)膜１３をガラス基
板に堆積する。次に、酸化シリコン膜および非晶質シリ
コン膜が形成されたガラス基板１１を大気中に取りだ
し、a-Si膜中の水素を低減するために熱処理炉内におい
て窒素雰囲気下で４００〜４５０℃、６０分程度の熱処
理を行う。このとき非晶質シリコン膜上には自然酸化膜
２１が形成されている。
【００２６】次に、濃度２０ppmのオゾン溶液を用いてa
-Si膜上の自然酸化膜２１を洗浄した後、濃度１%のフッ
酸溶液で自然酸化シリコン膜２１を除去する。
-Si膜上の自然酸化膜２１を洗浄した後、濃度１%のフッ
酸溶液で自然酸化シリコン膜２１を除去する。
【００２７】次に、酸化雰囲気下（酸素、オゾン、酸素
と窒素の混合気体等）で２００〜６００℃、５分以上の
時間熱処理を行い、表面に膜厚１〜１０nmの酸化シリコ
ン膜２２を形成する。
と窒素の混合気体等）で２００〜６００℃、５分以上の
時間熱処理を行い、表面に膜厚１〜１０nmの酸化シリコ
ン膜２２を形成する。
【００２８】次にエキシマレーザーアニールにてa-Si膜
を多結晶化しpoly-Si膜１４を形成する。このとき、エ
キシマレーザーは波長３０８nmのXeClエキシマレーザー
を用いる。
を多結晶化しpoly-Si膜１４を形成する。このとき、エ
キシマレーザーは波長３０８nmのXeClエキシマレーザー
を用いる。
【００２９】次に図１（ｂ）に示すように、poly-Si膜
を所望の形状に加工した後、フォトレジスト２３にて不
純物注入用のマスクを形成し、ソースおよびドレイン領
域１４ｃに不純物（燐イオン）を注入する。次に、ゲー
ト絶縁膜１５となる酸化シリコン膜を形成した後、ゲー
ト電極１６を形成し、薄膜トランジスタにLDD領域１４
ｂを形成するため不純物（燐イオン）を注入する。不純
物が注入されていない領域１４ａは真性多結晶シリコン
であり、チャネル領域となる。
を所望の形状に加工した後、フォトレジスト２３にて不
純物注入用のマスクを形成し、ソースおよびドレイン領
域１４ｃに不純物（燐イオン）を注入する。次に、ゲー
ト絶縁膜１５となる酸化シリコン膜を形成した後、ゲー
ト電極１６を形成し、薄膜トランジスタにLDD領域１４
ｂを形成するため不純物（燐イオン）を注入する。不純
物が注入されていない領域１４ａは真性多結晶シリコン
であり、チャネル領域となる。
【００３０】次に、図１（ｃ）に示すように、層間絶縁
膜となる酸化シリコン膜１７を形成した後、減圧窒素雰
囲気下で５００〜６００℃の温度でアニールを施し、注
入した不純物の活性化する。次に、ソースおよびドレイ
ン領域上の絶縁膜にコンタクトホールを開口し、ＳＤ配
線(Al/Ti)１８、１９を形成する。
膜となる酸化シリコン膜１７を形成した後、減圧窒素雰
囲気下で５００〜６００℃の温度でアニールを施し、注
入した不純物の活性化する。次に、ソースおよびドレイ
ン領域上の絶縁膜にコンタクトホールを開口し、ＳＤ配
線(Al/Ti)１８、１９を形成する。
【００３１】最後に窒化シリコンからなる保護絶縁膜２
０を形成し、水素雰囲気でのアニールを行い、多結晶シ
リコン薄膜中の未結合手を水素にて補償することで特性
を向上させ薄膜トランジスタが完成する。
０を形成し、水素雰囲気でのアニールを行い、多結晶シ
リコン薄膜中の未結合手を水素にて補償することで特性
を向上させ薄膜トランジスタが完成する。
【００３２】（実施の形態３）まず、図１(a)に示すよ
うにガラス基板１１上にバッファー層１２となる酸化シ
リコン膜を形成する。その後、前記酸化シリコン薄膜を
形成したガラス基板を大気中に取り出すことなくプラズ
マＣＶＤ法にて非晶質シリコン(a-Si)膜１３をガラス基
板に堆積する。次に、酸化シリコン膜および非晶質シリ
コン膜が形成されたガラス基板１１を大気中に取りだ
し、a-Si膜中の水素を低減するために熱処理炉内におい
て窒素雰囲気下で４００〜４５０℃、６０分程度の熱処
理を行う。このとき非晶質シリコン膜上には自然酸化膜
２１が形成されている。
うにガラス基板１１上にバッファー層１２となる酸化シ
リコン膜を形成する。その後、前記酸化シリコン薄膜を
形成したガラス基板を大気中に取り出すことなくプラズ
マＣＶＤ法にて非晶質シリコン(a-Si)膜１３をガラス基
板に堆積する。次に、酸化シリコン膜および非晶質シリ
コン膜が形成されたガラス基板１１を大気中に取りだ
し、a-Si膜中の水素を低減するために熱処理炉内におい
て窒素雰囲気下で４００〜４５０℃、６０分程度の熱処
理を行う。このとき非晶質シリコン膜上には自然酸化膜
２１が形成されている。
【００３３】次に、濃度２０ppmのオゾン溶液を用いてa
-Si膜上の自然酸化膜２１を洗浄し、さらに、濃度1%の
フッ酸溶液で自然酸化シリコン膜２１を除去する。
-Si膜上の自然酸化膜２１を洗浄し、さらに、濃度1%の
フッ酸溶液で自然酸化シリコン膜２１を除去する。
【００３４】次に、酸化雰囲気下（酸素、オゾン、酸素
と窒素の混合気体等）でプラズマ放電を行い表面に膜厚
１〜１０nmの酸化シリコン膜２２を形成する。
と窒素の混合気体等）でプラズマ放電を行い表面に膜厚
１〜１０nmの酸化シリコン膜２２を形成する。
【００３５】次にエキシマレーザーアニールにてa-Si膜
を多結晶化しpoly-Si膜１４を形成する。このとき、エ
キシマレーザーは波長３０８nmのXeClエキシマレーザー
を用いる。
を多結晶化しpoly-Si膜１４を形成する。このとき、エ
キシマレーザーは波長３０８nmのXeClエキシマレーザー
を用いる。
【００３６】次に図１（ｂ）に示すように、poly-Si膜
を所望の形状に加工した後、フォトレジスト２３にて不
純物注入用のマスクを形成しソースおよびドレイン領域
１４ｃに不純物（燐イオン）を注入する。ゲート絶縁膜
１５となる酸化シリコン膜を形成した後、ゲート電極１
６を形成し、薄膜トランジスタにLDD領域１４ｂを形成
するため不純物（燐イオン）を注入する。不純物が注入
されていない領域１４ａは真性多結晶シリコンであり、
チャネル領域となる。
を所望の形状に加工した後、フォトレジスト２３にて不
純物注入用のマスクを形成しソースおよびドレイン領域
１４ｃに不純物（燐イオン）を注入する。ゲート絶縁膜
１５となる酸化シリコン膜を形成した後、ゲート電極１
６を形成し、薄膜トランジスタにLDD領域１４ｂを形成
するため不純物（燐イオン）を注入する。不純物が注入
されていない領域１４ａは真性多結晶シリコンであり、
チャネル領域となる。
【００３７】次に、図１（ｃ）に示すように、層間絶縁
膜となる酸化シリコン膜１７を形成した後、注入した不
純物の活性化を、減圧窒素雰囲気下で５００〜６００℃
の温度でアニールを施すことにより行う。次に、ソース
およびドレイン領域上の絶縁膜にコンタクトホールを開
口し、ＳＤ配線(Al/Ti)１８、１９を形成する。
膜となる酸化シリコン膜１７を形成した後、注入した不
純物の活性化を、減圧窒素雰囲気下で５００〜６００℃
の温度でアニールを施すことにより行う。次に、ソース
およびドレイン領域上の絶縁膜にコンタクトホールを開
口し、ＳＤ配線(Al/Ti)１８、１９を形成する。
【００３８】最後に窒化シリコンからなる保護絶縁膜２
０を形成し、水素雰囲気でのアニールを行い、多結晶シ
リコン薄膜中の未結合手を水素にて補償することで特性
を向上させ薄膜トランジスタが完成する。
０を形成し、水素雰囲気でのアニールを行い、多結晶シ
リコン薄膜中の未結合手を水素にて補償することで特性
を向上させ薄膜トランジスタが完成する。
【００３９】（実施の形態４）まず、図１(a)に示すよ
うにガラス基板１１上にバッファー層１２となる酸化シ
リコン膜を形成する。その後、前記酸化シリコン薄膜を
形成したガラス基板を大気中に取り出すことなくプラズ
マＣＶＤ法にて非晶質シリコン(a-Si)膜１３をガラス基
板に堆積する。次に、酸化シリコン膜および非晶質シリ
コン膜が形成されたガラス基板１１を大気中に取りだ
し、a-Si膜中の水素を低減するために熱処理炉内におい
て窒素雰囲気下で４００〜４５０℃、６０分程度の熱処
理を行う。このとき非晶質シリコン膜上には自然酸化膜
２１が形成されている。
うにガラス基板１１上にバッファー層１２となる酸化シ
リコン膜を形成する。その後、前記酸化シリコン薄膜を
形成したガラス基板を大気中に取り出すことなくプラズ
マＣＶＤ法にて非晶質シリコン(a-Si)膜１３をガラス基
板に堆積する。次に、酸化シリコン膜および非晶質シリ
コン膜が形成されたガラス基板１１を大気中に取りだ
し、a-Si膜中の水素を低減するために熱処理炉内におい
て窒素雰囲気下で４００〜４５０℃、６０分程度の熱処
理を行う。このとき非晶質シリコン膜上には自然酸化膜
２１が形成されている。
【００４０】次に、濃度２０ppmのオゾン溶液を用いてa
-Si膜上の自然酸化膜２１を洗浄し、さらに濃度１%のフ
ッ酸溶液で自然酸化シリコン膜２１を除去する。次に、
酸化雰囲気下（酸素、オゾン、酸素と窒素の混合気体
等）で紫外域の波長を有する平均パワーで１００Ｗ以上
の強光を照射し、表面に膜厚１〜１０nmの酸化シリコン
膜２２を形成する。
-Si膜上の自然酸化膜２１を洗浄し、さらに濃度１%のフ
ッ酸溶液で自然酸化シリコン膜２１を除去する。次に、
酸化雰囲気下（酸素、オゾン、酸素と窒素の混合気体
等）で紫外域の波長を有する平均パワーで１００Ｗ以上
の強光を照射し、表面に膜厚１〜１０nmの酸化シリコン
膜２２を形成する。
【００４１】次にエキシマレーザーアニールにてa-Si膜
を多結晶化しpoly-Si膜１４を形成する。このとき、エ
キシマレーザーは波長308nmのXeClエキシマレーザーを
用いる。次に図１（ｂ）に示すように、poly-Si膜を所
望の形状に加工した後、フォトレジスト２３にて不純物
注入用のマスクを形成しソースおよびドレイン領域１４
ｃに不純物（燐イオン）を注入する。ゲート絶縁膜１５
となる酸化シリコン膜を形成した後、ゲート電極１６を
形成し、薄膜トランジスタにLDD領域１４ｂを形成する
ため不純物（燐イオン）を注入する。不純物が注入され
ていない領域１４ａは真性多結晶シリコンであり、チャ
ネル領域となる。
を多結晶化しpoly-Si膜１４を形成する。このとき、エ
キシマレーザーは波長308nmのXeClエキシマレーザーを
用いる。次に図１（ｂ）に示すように、poly-Si膜を所
望の形状に加工した後、フォトレジスト２３にて不純物
注入用のマスクを形成しソースおよびドレイン領域１４
ｃに不純物（燐イオン）を注入する。ゲート絶縁膜１５
となる酸化シリコン膜を形成した後、ゲート電極１６を
形成し、薄膜トランジスタにLDD領域１４ｂを形成する
ため不純物（燐イオン）を注入する。不純物が注入され
ていない領域１４ａは真性多結晶シリコンであり、チャ
ネル領域となる。
【００４２】次に、図１（ｃ）に示すように、層間絶縁
膜となる酸化シリコン膜１７を形成した後、注入した不
純物の活性化を、減圧窒素雰囲気下で500〜600℃の温度
でアニールを施すことにより行う。次に、ソースおよび
ドレイン領域上の絶縁膜にコンタクトホールを開口し、
ＳＤ配線(Al/Ti)１８、１９を形成する。
膜となる酸化シリコン膜１７を形成した後、注入した不
純物の活性化を、減圧窒素雰囲気下で500〜600℃の温度
でアニールを施すことにより行う。次に、ソースおよび
ドレイン領域上の絶縁膜にコンタクトホールを開口し、
ＳＤ配線(Al/Ti)１８、１９を形成する。
【００４３】最後に窒化シリコンからなる保護絶縁膜２
０を形成し、水素雰囲気でのアニールを行い、多結晶シ
リコン薄膜中の未結合手を水素にて補償することで特性
を向上させ薄膜トランジスタが完成する。
０を形成し、水素雰囲気でのアニールを行い、多結晶シ
リコン薄膜中の未結合手を水素にて補償することで特性
を向上させ薄膜トランジスタが完成する。
【００４４】なお、これらの製造方法により作成した薄
膜トランジスタを用いて液晶表示装置を作成すれば、高
精細、高開口率の液晶表示装置が得られる。また、有機
ＥＬ表示装置にも、これらの製造方法により作成した薄
膜トランジスタを適用でき、薄型、高輝度、高コントラ
ストの有機ＥＬ表示装置を実現できる・
膜トランジスタを用いて液晶表示装置を作成すれば、高
精細、高開口率の液晶表示装置が得られる。また、有機
ＥＬ表示装置にも、これらの製造方法により作成した薄
膜トランジスタを適用でき、薄型、高輝度、高コントラ
ストの有機ＥＬ表示装置を実現できる・
【００４５】
【発明の効果】脱水素後の非晶質シリコン膜表面の自然
酸化シリコン膜を、まずオゾン溶液で洗浄することによ
り有機汚染等を除去し、非晶質シリコン膜表面を完全な
親水性とし、フッ酸等の薬液が膜上に均一に広がるよう
になる。
酸化シリコン膜を、まずオゾン溶液で洗浄することによ
り有機汚染等を除去し、非晶質シリコン膜表面を完全な
親水性とし、フッ酸等の薬液が膜上に均一に広がるよう
になる。
【００４６】さらにフッ酸溶液でこの酸化シリコン膜を
完全に除去（撥水状態）することで、レーザーアニール
時に汚染物質がシリコン膜中に取りこまれるのを防止す
るとともに、表面に膜厚1〜10nmの酸化膜を形成した後
にレーザーアニールを行うことで、レーザーエネルギー
を酸化シリコン膜の無い状態（撥水状態）で照射する場
合より低くしても、結晶粒径の大きい多結晶シリコン膜
を得ることができる。
完全に除去（撥水状態）することで、レーザーアニール
時に汚染物質がシリコン膜中に取りこまれるのを防止す
るとともに、表面に膜厚1〜10nmの酸化膜を形成した後
にレーザーアニールを行うことで、レーザーエネルギー
を酸化シリコン膜の無い状態（撥水状態）で照射する場
合より低くしても、結晶粒径の大きい多結晶シリコン膜
を得ることができる。
【図１】本発明の実施の形態におけるｎ型ＴＦＴの製造
過程を示す図
過程を示す図
【図２】従来のｎ型ＴＦＴの製造過程を示す図
１１ ガラス基板
１２ バッファー層(酸化シリコン)
１３ 非晶質シリコン
１４ 多結晶シリコン
１４ａ 真性多結晶シリコン(チャネル領域)
１４ｂ 低濃度不純物注入領域(ＬＤＤ領域)
１４ｃ 高濃度不純物注入領域(ＳＤ領域)
１５ ゲート絶縁膜(酸化シリコン)
１６ ゲート電極(MoW合金)
１７ 層間絶縁膜(酸化シリコン)
１８、１９ ＳＤ配線(Al/Ti)
２０ 保護絶縁膜(窒化シリコン)
２１ 自然酸化シリコン膜
２２ 酸化シリコン膜
２３ フォトレジスト
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 2H092 JA25 KA04 MA25 MA30 MA37
NA21
5F052 AA02 BB07 CA02 DA02 DB03
EA15 JA01
5F110 AA30 BB01 CC02 DD02 DD13
FF02 GG02 GG13 GG45 HJ01
HJ23 HL03 HL04 HL11 HM15
NN03 NN23 NN24 PP03 PP31
PP35 QQ09 QQ23 QQ24
5G435 AA17 BB12 CC09 KK05 KK09
KK10
Claims (7)
- 【請求項１】ガラス基板上に非晶質シリコン膜を堆積す
る工程と、 前記非晶質シリコン膜中に含有される水素を離脱させる
ために４００℃以上の温度で前記非晶質シリコン膜を加
熱する工程と、 前記非晶質シリコン膜上に形成された自然酸化シリコン
膜を、オゾン溶液で洗浄した後、フッ酸溶液で除去する
工程と、 前記非晶質シリコン膜の表面に膜厚１〜１０ｎｍの酸化
シリコン膜を形成する工程と、 前記酸化シリコン膜が形成された前記非晶質シリコン膜
にレーザー光を照射して多結晶シリコン膜を形成する工
程とを備える薄膜トランジスタの製造方法。 - 【請求項２】オゾン溶液を用いて非晶質シリコン膜の表
面に酸化シリコン膜を形成することを特徴とする請求項
１記載の薄膜トランジスタの製造方法。 - 【請求項３】フッ酸溶液で自然酸化シリコン膜を除去す
る工程と、純水で前記フッ酸溶液を洗い流し、オゾン溶
液で酸化シリコン膜を形成する工程とを１台の洗浄装置
で連続に行うことを特徴とする請求項１または２に記載
の薄膜トランジスタの製造方法。 - 【請求項４】酸化雰囲気中で２００℃〜６００℃の温度
で加熱して非晶質シリコン膜の表面に酸化シリコン膜を
形成することを特徴とする請求項１記載の薄膜トランジ
スタの製造方法。 - 【請求項５】酸化雰囲気中でのプラズマ放電により非晶
質シリコン膜の表面に酸化シリコン膜を形成することを
特徴とする請求項１記載の薄膜トランジスタの製造方
法。 - 【請求項６】酸化雰囲気中で紫外域の強光を照射するこ
とにより非晶質シリコン膜の表面に酸化シリコン膜を形
成することを特徴とする請求項１記載の薄膜トランジス
タの製造方法。 - 【請求項７】請求項１〜６のいずれかに記載の薄膜トラ
ンジスタの製造方法を備える表示装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001358781A JP2003158135A (ja) | 2001-11-26 | 2001-11-26 | 薄膜トランジスタの製造方法およびそれを備える表示装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001358781A JP2003158135A (ja) | 2001-11-26 | 2001-11-26 | 薄膜トランジスタの製造方法およびそれを備える表示装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003158135A true JP2003158135A (ja) | 2003-05-30 |
Family
ID=19169900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001358781A Pending JP2003158135A (ja) | 2001-11-26 | 2001-11-26 | 薄膜トランジスタの製造方法およびそれを備える表示装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003158135A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007142027A (ja) * | 2005-11-16 | 2007-06-07 | Hitachi Displays Ltd | 表示装置の製造方法 |
| US7553714B2 (en) | 2004-04-29 | 2009-06-30 | Samsung Mobile Display Co., Ltd. | Method of manufacturing thin film transistor having polycrystalline silicon layer, thin film transistor manufactured using the method and flat panel display comprising the thin film transistor |
| JP2013110014A (ja) * | 2011-11-22 | 2013-06-06 | Panasonic Corp | 有機ｅｌ素子の製造方法および有機ｅｌ表示パネル |
| KR20160088405A (ko) * | 2013-12-25 | 2016-07-25 | 센젠 차이나 스타 옵토일렉트로닉스 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 | 저온다결정실리콘박막의 예정세척방법 및 그 제조방법, 제작시스템 |
| CN113299548A (zh) * | 2021-04-23 | 2021-08-24 | 上海华力集成电路制造有限公司 | 栅极电介质层制备方法 |
| US11563040B2 (en) * | 2020-03-18 | 2023-01-24 | Samsung Display Co., Ltd. | Method for manufacturing display apparatus |
-
2001
- 2001-11-26 JP JP2001358781A patent/JP2003158135A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7553714B2 (en) | 2004-04-29 | 2009-06-30 | Samsung Mobile Display Co., Ltd. | Method of manufacturing thin film transistor having polycrystalline silicon layer, thin film transistor manufactured using the method and flat panel display comprising the thin film transistor |
| JP2007142027A (ja) * | 2005-11-16 | 2007-06-07 | Hitachi Displays Ltd | 表示装置の製造方法 |
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| KR20160088405A (ko) * | 2013-12-25 | 2016-07-25 | 센젠 차이나 스타 옵토일렉트로닉스 테크놀로지 컴퍼니 리미티드 | 저온다결정실리콘박막의 예정세척방법 및 그 제조방법, 제작시스템 |
| JP2017511592A (ja) * | 2013-12-25 | 2017-04-20 | シェンツェン チャイナ スター オプトエレクトロニクス テクノロジー カンパニー リミテッドＳｈｅｎｚｈｅｎ Ｃｈｉｎａ Ｓｔａｒ Ｏｐｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ Ｃｏ．， Ｌｔｄ． | 低温ポリシリコン薄膜の予備洗浄方法及びその製造方法、製造システム |
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